Dans cette vidéo, nous travaillerons avec une batterie Varta Profeshional, à partir de laquelle nous allons extraire du lithium métal. Les piles ordinaires ne contiennent pas de lithium et ne fonctionneront donc pas. Assurez-vous de porter des gants et de les garder jusqu'à la fin de la procédure, car les produits chimiques contenus dans les batteries ne sont pas entièrement sains.

La première tâche consiste à supprimer l'étiquette. Nous faisons cette expérience au sous-sol car le noyau contient tous les produits chimiques. Cette petite chose est construite comme une forteresse. Faites attention à ne pas laisser le boîtier toucher le noyau, car un court-circuit pourrait se produire. Utilisez maintenant une pince ou un coupe-fil pour ouvrir le boîtier en acier. Soyez assuré que vous devrez travailler dur. Utilisez une pince coupante pour presser et retirer le capuchon intérieur.

Suivez ces précautions lors du démontage d’une batterie au lithium. Portez des gants de protection.

La coque extérieure entière est une charge négative et le capuchon intérieur est une charge positive. Les deux charges sont séparées par une doublure intérieure en plastique. Il est facile de court-circuiter accidentellement votre batterie, alors soyez prudent. Si une partie de la batterie devient soudainement chaude, indiquant qu'un court-circuit s'est produit, jetez rapidement la batterie avant qu'elle ne commence à évacuer ses électrolytes. Ne faites rien jusqu'à ce qu'il refroidisse.

Nous avons désormais libéré le noyau interne de la batterie. On continue de retirer les parois du boîtier pour accéder à la partie supérieure. Enfin, nous avons retiré tout le boîtier extérieur. Maintenant, retirez simplement le noyau. Et le voici. Maintenant, déroulez-le comme un rouleau. Premièrement, la protection externe. Maintenant, nous déroulons le noyau lui-même. Les batteries mortes et en court-circuit auront un lithium de qualité inférieure à celui des batteries neuves. Il vaut donc mieux éviter les deux.

Cette feuille recouverte de disulfure de fer noir sert de cathode et comme nous n’en avons pas besoin, nous la jetons tout simplement. Maintenant, nous libérons le lithium métallique. Il commencera immédiatement à réagir avec l'air, alors travaillez rapidement. Et nous l’avons ici : le lithium métal. Vous pouvez déjà observer comment le lithium réagit à l’air.

Lithium métal provenant d'une batterie

Le premier test consiste simplement à enflammer le lithium. En quelques secondes, vous verrez tout. Pour y mettre le feu, vous devez utiliser un briquet avec un piézo et n'importe quel support métallique. Dans la vie, la lumière était si intense qu’il était impossible de la regarder directement, comme si on regardait le soleil. Le petit morceau brillait si fort qu’il illuminait toute la pièce. Deuxième test avec du lithium - jetez un petit morceau dans l'eau. Comme vous pouvez le constater, une réaction puissante se produit et du gaz est libéré.

Ce qui sera discuté dans cet article aidera beaucoup à comprendre l'alimentation électrique des appareils autonomes fabriqués par eux-mêmes. Il fournit une méthode selon laquelle vous pouvez obtenir des batteries lithium-ion de n'importe quelle taille. Nous savons grâce aux manuels de physique qu'une simple batterie est un dispositif constitué de plaques de cuivre-zinc, entre lesquelles se trouve une solution électrolytique. Un tel dispositif a été créé par Volt (bien que la question soit controversée ; Luigi Galvani a été le premier à découvrir cet effet, mais il n'a pas pu donner une explication logique à ce phénomène).

Plus de 200 ans se sont écoulés depuis, nous vivons désormais à l’ère du numérique, mais la batterie reste toujours une source d’énergie indispensable, sans laquelle aucun appareil autonome ne peut fonctionner. Les batteries au lithium modernes sont largement utilisées dans la technologie moderne, pour de nombreuses raisons : leur légèreté, leur longue durée de vie, leur capacité élevée et de nombreux autres paramètres rendent les batteries indispensables dans les appareils portables.

Mais avec le temps, la batterie lithium-ion devient également inutilisable. L'autre jour, la même chose est arrivée à la batterie de mon téléphone. La batterie provient d’un fabricant agréé, elle a donc duré très longtemps et pourrait encore servir fidèlement si ce n’était de ma mauvaise idée de la percer. Le fait est qu'au fil du temps, la batterie a gonflé, mais a continué à fonctionner avec fracas, il a donc été décidé de la percer. Après une petite opération, la batterie n'était plus ce qu'elle était avant, une forte diminution de capacité en à peine une semaine.

Elle a été remplacée par une autre batterie, mais c’est dommage de la jeter (et ce n’est pas nécessaire, c’est nocif pour l’environnement !), alors qu’en faire ? Il a été décidé de créer une nouvelle batterie basée sur l'ancienne. Avant de travailler, je tiens à vous prévenir : certains composés du lithium sont toxiques, il est donc conseillé d'utiliser des gants et d'effectuer le travail à l'air frais. Eh bien, comme toujours, je viole toutes les règles de sécurité : sans gants, la batterie a été démontée directement dans le salon. Comme toujours, l'odeur particulière des alimentations au lithium ne peut être confondue avec rien. Pour couper le boîtier en aluminium, un couteau de montage ordinaire et une pince ont été utilisés.

Après quelques minutes, la capsule en aluminium a été retirée et il était temps de passer à autre chose.

C'est là que commence le travail le plus sale, il faut démonter la batterie. Les batteries au lithium, comme toute autre source de tension, sont constituées de plaques chargées positivement et négativement, avec une couche isolante entre elles. Maintenant, nous prenons la pâte du stylo gel et, pour ainsi dire, « l'enroulons » sur la pâte.

Il faut faire extrêmement attention à ne pas court-circuiter les plaques. Pendant le processus d'enroulement des plaques, vous pouvez observer une génération de chaleur, ne vous inquiétez pas, c'est ainsi que cela devrait être. Ensuite, vous devez envelopper la pièce avec du ruban adhésif, mais vous devez nettoyer les plaques à l'avance.

Soudez les fils de contact aux zones nettoyées. Vous pouvez simplement prendre deux fils de cuivre (toronnés) et les coller simplement aux contacts à l'aide du même ruban adhésif.

L'un des contacts a été soudé au corps, l'autre a été retiré. Le corps doit être scellé, pour cela j'ai utilisé de la colle universelle « moment ». Immédiatement après avoir créé une telle batterie, nous mesurons la tension, elle se situe dans la plage de 2,2 à 2,8 volts, dans le cas elle est déjà de 2,8 à 3,3 volts. Le lendemain matin, la tension est déjà d'environ 3,6-3,65 volts.

Les batteries au lithium ont peur des températures inférieures à zéro : à des températures inférieures à zéro, la batterie lithium-ion ne se charge pas du tout.

Il est difficile d’évaluer les caractéristiques d’un chargeur particulier sans comprendre comment devrait réellement se dérouler une charge exemplaire d’une batterie Li-ion. Par conséquent, avant de passer directement aux schémas, rappelons un peu de théorie.

Que sont les piles au lithium ?

Selon le matériau dont est constituée l'électrode positive d'une batterie au lithium, il en existe plusieurs variétés :

• avec cathode de cobaltate de lithium ;
• avec une cathode à base de phosphate de fer lithié ;
• à base de nickel-cobalt-aluminium ;
• à base de nickel-cobalt-manganèse.

Toutes ces batteries ont leurs propres caractéristiques, mais comme ces nuances n'ont pas d'importance fondamentale pour le grand consommateur, elles ne seront pas prises en compte dans cet article.

De plus, toutes les batteries Li-ion sont produites dans différentes tailles et facteurs de forme. Ils peuvent être soit dans un boîtier (par exemple, le populaire 18650 aujourd'hui), soit laminés ou prismatiques (batteries gel-polymère). Ces derniers sont des sacs hermétiquement fermés constitués d'un film spécial, qui contiennent des électrodes et une masse d'électrode.

Les tailles les plus courantes de batteries Li-ion sont indiquées dans le tableau ci-dessous (elles ont toutes une tension nominale de 3,7 volts) :

Désignation	Taille standard	Taille similaire
XXYY0, Où XX- indication du diamètre en mm, AA- valeur de longueur en mm, 0 - reflète le design sous la forme d'un cylindre	10180	2/5 AAA
	10220	1/2 AAA (Ø correspond à AAA, mais la moitié de la longueur)
	10280
	10430	AAA
	10440	AAA
	14250	1/2 AA
	14270	Ø AA, longueur CR2
	14430	Ø 14 mm (identique à AA), mais longueur plus courte
	14500	AA
	14670
	15266, 15270	CR2
	16340	CR123
	17500	150S/300S
	17670	2xCR123 (ou 168S/600S)
	18350
	18490
	18500	2xCR123 (ou 150A/300P)
	18650	2xCR123 (ou 168A/600P)
	18700
	22650
	25500
	26500	AVEC
	26650
	32650
	33600	D
	42120

Les processus électrochimiques internes se déroulent de la même manière et ne dépendent pas du facteur de forme et de la conception de la batterie, donc tout ce qui est dit ci-dessous s'applique également à toutes les batteries au lithium.

Comment charger correctement les batteries lithium-ion

La façon la plus correcte de charger les batteries au lithium est de les charger en deux étapes. C'est la méthode que Sony utilise dans tous ses chargeurs. Malgré un contrôleur de charge plus complexe, celui-ci garantit une charge plus complète des batteries Li-ion sans réduire leur durée de vie.

Nous parlons ici d'un profil de charge en deux étapes pour les batteries au lithium, abrégé en CC/CV (courant constant, tension constante). Il existe également des options avec des courants d'impulsion et de pas, mais elles ne sont pas abordées dans cet article. Vous pouvez en savoir plus sur la charge avec courant pulsé.

Examinons donc plus en détail les deux étapes de la charge.

1. À la première étape Un courant de charge constant doit être assuré. La valeur actuelle est de 0,2 à 0,5 °C. Pour une charge accélérée, il est permis d'augmenter le courant à 0,5-1,0C (où C est la capacité de la batterie).

Par exemple, pour une batterie d'une capacité de 3 000 mAh, le courant de charge nominal au premier étage est de 600 à 1 500 mA et le courant de charge accéléré peut être compris entre 1,5 et 3 A.

Pour assurer un courant de charge constant d'une valeur donnée, le circuit du chargeur doit pouvoir augmenter la tension aux bornes de la batterie. En fait, dans un premier temps, le chargeur fonctionne comme un stabilisateur de courant classique.

Important: Si vous envisagez de charger des batteries avec une carte de protection intégrée (PCB), alors lors de la conception du circuit du chargeur, vous devez vous assurer que la tension en circuit ouvert du circuit ne peut jamais dépasser 6 à 7 volts. Sinon, le panneau de protection pourrait être endommagé.

Au moment où la tension sur la batterie monte à 4,2 volts, la batterie gagnera environ 70 à 80 % de sa capacité (la valeur spécifique de la capacité dépendra du courant de charge : avec une charge accélérée, elle sera un peu moins, avec un charge nominale - un peu plus). Ce moment marque la fin de la première étape de charge et sert de signal pour le passage à la deuxième (et dernière) étape.

2. Deuxième étape de charge- il s'agit de charger la batterie avec une tension constante, mais un courant progressivement décroissant (en baisse).

A ce stade, le chargeur maintient une tension de 4,15 à 4,25 volts sur la batterie et contrôle la valeur du courant.

À mesure que la capacité augmente, le courant de charge diminue. Dès que sa valeur diminue à 0,05-0,01C, le processus de charge est considéré comme terminé.

Une nuance importante du bon fonctionnement du chargeur est sa déconnexion complète de la batterie une fois la charge terminée. Cela est dû au fait que pour les batteries au lithium, il est extrêmement indésirable qu'elles restent longtemps sous haute tension, qui est généralement fournie par le chargeur (c'est-à-dire 4,18-4,24 volts). Cela entraîne une dégradation accélérée de la composition chimique de la batterie et, par conséquent, une diminution de sa capacité. Un séjour de longue durée signifie des dizaines d’heures ou plus.

Au cours de la deuxième étape de charge, la batterie parvient à gagner environ 0,1 à 0,15 de plus de sa capacité. La charge totale de la batterie atteint ainsi 90-95 %, ce qui est un excellent indicateur.

Nous avons examiné deux étapes principales de la recharge. Cependant, la couverture de la question de la charge des batteries au lithium serait incomplète si une autre étape de charge n'était pas mentionnée - celle qu'on appelle. précharge.

Étape de charge préliminaire (précharge)- cette étape est utilisée uniquement pour les batteries profondément déchargées (en dessous de 2,5 V) pour les ramener en mode de fonctionnement normal.

A ce stade, la charge est alimentée par un courant constant réduit jusqu'à ce que la tension de la batterie atteigne 2,8 V.

L'étape préalable est nécessaire pour éviter le gonflement et la dépressurisation (voire l'explosion avec incendie) des batteries endommagées qui présentent, par exemple, un court-circuit interne entre les électrodes. Si un courant de charge important traverse immédiatement une telle batterie, cela entraînera inévitablement son échauffement, et cela dépend ensuite.

Un autre avantage de la précharge est le préchauffage de la batterie, ce qui est important lors d'une charge à basse température ambiante (dans une pièce non chauffée pendant la saison froide).

La charge intelligente doit être capable de surveiller la tension de la batterie pendant la phase de charge préliminaire et, si la tension n'augmente pas pendant une longue période, de conclure que la batterie est défectueuse.

Toutes les étapes de charge d'une batterie lithium-ion (y compris l'étape de précharge) sont schématiquement représentées dans ce graphique :

Un dépassement de la tension de charge nominale de 0,15 V peut réduire la durée de vie de la batterie de moitié. Abaisser la tension de charge de 0,1 volt réduit la capacité d'une batterie chargée d'environ 10 %, mais prolonge considérablement sa durée de vie. La tension d'une batterie complètement chargée après l'avoir retirée du chargeur est de 4,1 à 4,15 volts.

Permettez-moi de résumer ce qui précède et d’en souligner les principaux points :

1. Quel courant dois-je utiliser pour charger une batterie Li-ion (par exemple, 18650 ou autre) ?

Le courant dépendra de la rapidité avec laquelle vous souhaitez le charger et peut varier de 0,2C à 1C.

Par exemple, pour une batterie de taille 18650 d'une capacité de 3 400 mAh, le courant de charge minimum est de 680 mA et le maximum est de 3 400 mA.

2. Combien de temps faut-il pour charger, par exemple, les mêmes accus 18650 ?

Le temps de charge dépend directement du courant de charge et est calculé à l'aide de la formule :

T = C / Je charge.

Par exemple, le temps de charge de notre batterie de 3400 mAh avec un courant de 1A sera d'environ 3,5 heures.

3. Comment charger correctement une batterie lithium polymère ?

Toutes les batteries au lithium se chargent de la même manière. Peu importe qu'il s'agisse de lithium polymère ou de lithium ion. Pour nous, consommateurs, il n’y a aucune différence.

Qu'est-ce qu'un panneau de protection ?

La carte de protection (ou PCB - carte de contrôle de puissance) est conçue pour protéger contre les courts-circuits, les surcharges et les décharges excessives de la batterie au lithium. En règle générale, une protection contre la surchauffe est également intégrée aux modules de protection.

Pour des raisons de sécurité, il est interdit d'utiliser des piles au lithium dans les appareils électroménagers sauf si elles disposent d'un panneau de protection intégré. C'est pourquoi toutes les batteries de téléphones portables ont toujours une carte PCB. Les bornes de sortie de la batterie sont situées directement sur la carte :

Ces cartes utilisent un contrôleur de charge à six pattes sur un appareil spécialisé (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 et autres analogues). La tâche de ce contrôleur est de déconnecter la batterie de la charge lorsque la batterie est complètement déchargée et de déconnecter la batterie de la charge lorsqu'elle atteint 4,25 V.

Voici, par exemple, un schéma de la carte de protection de la batterie BP-6M fournie avec les anciens téléphones Nokia :

Si nous parlons de 18650, ils peuvent être produits avec ou sans panneau de protection. Le module de protection est situé à proximité de la borne négative de la batterie.

La carte augmente la longueur de la batterie de 2 à 3 mm.

Les batteries sans module PCB sont généralement incluses dans les batteries livrées avec leurs propres circuits de protection.

Toute batterie protégée peut facilement se transformer en batterie sans protection ; il suffit de la vider.

Aujourd’hui, la capacité maximale de l’accu 18650 est de 3400 mAh. Les batteries avec protection doivent avoir une désignation correspondante sur le boîtier (« Protégées »).

Ne confondez pas la carte PCB avec le module PCM (PCM - module de charge d'alimentation). Si les premiers servent uniquement à protéger la batterie, les seconds sont conçus pour contrôler le processus de charge - ils limitent le courant de charge à un niveau donné, contrôlent la température et, en général, assurent l'ensemble du processus. La carte PCM est ce que nous appelons un contrôleur de charge.

J'espère que maintenant il n'y a plus de questions, comment charger un accu 18650 ou tout autre accu au lithium ? Passons ensuite à une petite sélection de solutions de circuits toutes faites pour chargeurs (les mêmes contrôleurs de charge).

Schémas de charge pour les batteries Li-ion

Tous les circuits sont adaptés pour charger n'importe quelle batterie au lithium, il ne reste plus qu'à décider du courant de charge et de la base de l'élément.

LM317

Schéma d'un chargeur simple basé sur la puce LM317 avec un indicateur de charge :

Le circuit est le plus simple, toute la configuration se résume à régler la tension de sortie à 4,2 volts à l'aide de la résistance d'ajustement R8 (sans batterie connectée !) et à régler le courant de charge en sélectionnant les résistances R4, R6. La puissance de la résistance R1 est d'au moins 1 Watt.

Dès que la LED s'éteint, le processus de charge peut être considéré comme terminé (le courant de charge ne descendra jamais jusqu'à zéro). Il n'est pas recommandé de maintenir la batterie sur cette charge pendant une longue période après qu'elle soit complètement chargée.

Le microcircuit LM317 est largement utilisé dans divers stabilisateurs de tension et de courant (selon le circuit de connexion). Il est vendu à tous les coins de rue et coûte quelques centimes (vous pouvez en prendre 10 pièces pour seulement 55 roubles).

Le LM317 est disponible dans différents boîtiers :

Affectation des broches (pinout) :

Les analogues de la puce LM317 sont : GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (les deux derniers sont produits dans le pays).

Le courant de charge peut être augmenté jusqu'à 3A si vous prenez du LM350 au lieu du LM317. Ce sera cependant plus cher - 11 roubles/pièce.

Le circuit imprimé et l'ensemble de circuits sont présentés ci-dessous :

L'ancien transistor soviétique KT361 peut être remplacé par un transistor pnp similaire (par exemple, KT3107, KT3108 ou bourgeois 2N5086, 2SA733, BC308A). Il peut être complètement supprimé si l'indicateur de charge n'est pas nécessaire.

Inconvénient du circuit : la tension d'alimentation doit être comprise entre 8 et 12 V. Cela est dû au fait que pour un fonctionnement normal de la puce LM317, la différence entre la tension de la batterie et la tension d'alimentation doit être d'au moins 4,25 Volts. Ainsi, il ne sera pas possible de l’alimenter depuis le port USB.

MAX1555 ou MAX1551

Les MAX1551/MAX1555 sont des chargeurs spécialisés pour batteries Li+, capables de fonctionner depuis USB ou depuis un adaptateur secteur séparé (par exemple, un chargeur de téléphone).

La seule différence entre ces microcircuits est que le MAX1555 produit un signal pour indiquer le processus de charge et le MAX1551 produit un signal indiquant que l'appareil est sous tension. Ceux. Le 1555 reste préférable dans la plupart des cas, le 1551 est donc désormais difficile à trouver en vente.

Une description détaillée de ces microcircuits auprès du fabricant est.

La tension d'entrée maximale de l'adaptateur CC est de 7 V, lorsqu'il est alimenté par USB - 6 V. Lorsque la tension d'alimentation chute à 3,52 V, le microcircuit s'éteint et la charge s'arrête.

Le microcircuit lui-même détecte à quelle entrée la tension d'alimentation est présente et s'y connecte. Si l'alimentation est fournie via le bus USB, le courant de charge maximum est limité à 100 mA - cela vous permet de brancher le chargeur sur le port USB de n'importe quel ordinateur sans craindre de brûler le pont sud.

Lorsqu'il est alimenté par une alimentation séparée, le courant de charge typique est de 280 mA.

Les puces ont une protection intégrée contre la surchauffe. Mais même dans ce cas, le circuit continue de fonctionner, réduisant le courant de charge de 17 mA pour chaque degré au-dessus de 110°C.

Il existe une fonction de précharge (voir ci-dessus) : tant que la tension de la batterie est inférieure à 3V, le microcircuit limite le courant de charge à 40 mA.

Le microcircuit comporte 5 broches. Voici un schéma de connexion typique :

S'il existe une garantie que la tension à la sortie de votre adaptateur ne peut en aucun cas dépasser 7 volts, alors vous pouvez vous passer du stabilisateur 7805.

L'option de chargement USB peut être montée par exemple sur celui-ci.

Le microcircuit ne nécessite ni diodes externes ni transistors externes. En général, bien sûr, des petites choses magnifiques ! Seulement, ils sont trop petits et peu pratiques à souder. Et ils sont aussi chers ().

LP2951

Le stabilisateur LP2951 est fabriqué par National Semiconductors (). Il prévoit la mise en œuvre d'une fonction de limitation de courant intégrée et vous permet de générer un niveau de tension de charge stable pour une batterie lithium-ion à la sortie du circuit.

La tension de charge est de 4,08 à 4,26 volts et est réglée par la résistance R3 lorsque la batterie est déconnectée. La tension est conservée très précisément.

Le courant de charge est de 150 à 300 mA, cette valeur est limitée par les circuits internes de la puce LP2951 (selon le fabricant).

Utilisez la diode avec un petit courant inverse. Par exemple, il peut s'agir de n'importe quelle série 1N400X que vous pouvez acheter. La diode est utilisée comme diode de blocage pour empêcher le courant inverse de la batterie vers la puce LP2951 lorsque la tension d'entrée est coupée.

Ce chargeur produit un courant de charge assez faible, de sorte que n'importe quel accu 18650 peut se charger pendant la nuit.

Le microcircuit peut être acheté à la fois dans un boîtier DIP et dans un boîtier SOIC (coûte environ 10 roubles par pièce).

MCP73831

La puce vous permet de créer les bons chargeurs, et elle est également moins chère que le très médiatisé MAX1555.

Un schéma de connexion typique est tiré de :

Un avantage important du circuit est l'absence de résistances puissantes à faible résistance qui limitent le courant de charge. Ici, le courant est réglé par une résistance connectée à la 5ème broche du microcircuit. Sa résistance doit être comprise entre 2 et 10 kOhm.

Le chargeur assemblé ressemble à ceci :

Le microcircuit chauffe assez bien pendant le fonctionnement, mais cela ne semble pas le gêner. Il remplit sa fonction.

Voici une autre version d'un circuit imprimé avec une LED SMD et un connecteur micro-USB :

LTC4054 (STC4054)

Schéma très simple, excellente option ! Permet de charger avec un courant jusqu'à 800 mA (voir). Certes, il a tendance à faire très chaud, mais dans ce cas, la protection intégrée contre la surchauffe réduit le courant.

Le circuit peut être considérablement simplifié en supprimant une ou même les deux LED avec un transistor. Cela ressemblera alors à ceci (il faut l’avouer, c’est on ne peut plus simple : quelques résistances et un condensateur) :

L'une des options de circuits imprimés est disponible sur . La planche est conçue pour des éléments de taille standard 0805.

I=1000/R. Vous ne devez pas régler un courant élevé tout de suite, voyez d'abord à quel point le microcircuit chauffe. Pour mes besoins, j'ai pris une résistance de 2,7 kOhm et le courant de charge s'est avéré être d'environ 360 mA.

Il est peu probable qu'il soit possible d'adapter un radiateur à ce microcircuit, et ce n'est pas un fait qu'il sera efficace en raison de la haute résistance thermique de la jonction cristal-boîtier. Le fabricant recommande de réaliser le dissipateur thermique « à travers les câbles » - en rendant les traces aussi épaisses que possible et en laissant la feuille sous le corps de la puce. En général, plus il reste de feuille de « terre », mieux c'est.

À propos, la majeure partie de la chaleur est dissipée par la 3ème branche, vous pouvez donc rendre cette trace très large et épaisse (la remplir d'excès de soudure).

Le boîtier de puce LTC4054 peut être étiqueté LTH7 ou LTADY.

LTH7 diffère de LTADY en ce que le premier peut soulever une batterie très faible (sur laquelle la tension est inférieure à 2,9 volts), tandis que le second ne le peut pas (vous devez la balancer séparément).

La puce s'est avérée très réussie, elle a donc un tas d'analogues : STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6102, HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Avant d'utiliser l'un des analogues, consultez les fiches techniques.

TP4056

Le microcircuit est réalisé dans un boîtier SOP-8 (voir), il possède sur son ventre un dissipateur thermique métallique qui n'est pas connecté aux contacts, ce qui permet une évacuation plus efficace de la chaleur. Permet de charger la batterie avec un courant allant jusqu'à 1A (le courant dépend de la résistance de réglage du courant).

Le schéma de raccordement nécessite le strict minimum d'éléments suspendus :

Le circuit met en œuvre le processus de charge classique : d'abord en chargeant avec un courant constant, puis avec une tension constante et un courant décroissant. Tout est scientifique. Si vous regardez la recharge étape par étape, vous pouvez distinguer plusieurs étapes :

1. Surveillance de la tension de la batterie connectée (cela arrive tout le temps).
2. Phase de précharge (si la batterie est déchargée en dessous de 2,9 V). Chargez avec un courant de 1/10 de celui programmé par la résistance R prog (100 mA à R prog = 1,2 kOhm) jusqu'à un niveau de 2,9 V.
3. Charge avec un courant constant maximum (1000 mA à R prog = 1,2 kOhm) ;
4. Lorsque la batterie atteint 4,2 V, la tension sur la batterie est fixée à ce niveau. Une diminution progressive du courant de charge commence.
5. Lorsque le courant atteint 1/10 de celui programmé par la résistance R prog (100 mA à R prog = 1,2 kOhm), le chargeur s'éteint.
6. Une fois la charge terminée, le contrôleur continue de surveiller la tension de la batterie (voir point 1). Le courant consommé par le circuit de surveillance est de 2 à 3 µA. Une fois que la tension est tombée à 4,0 V, la charge recommence. Et ainsi de suite en cercle.

Le courant de charge (en ampères) est calculé par la formule I=1200/R prog. Le maximum autorisé est de 1 000 mA.

Un test de charge réel avec un accu 18650 de 3400 mAh est présenté dans le graphique :

L'avantage du microcircuit est que le courant de charge est réglé par une seule résistance. De puissantes résistances à faible résistance ne sont pas nécessaires. De plus, il y a un indicateur du processus de charge, ainsi qu'une indication de la fin de la charge. Lorsque la batterie n'est pas connectée, l'indicateur clignote toutes les quelques secondes.

La tension d'alimentation du circuit doit être comprise entre 4,5 et 8 volts. Plus on est proche de 4,5V, mieux c'est (donc la puce chauffe moins).

La première branche est utilisée pour connecter un capteur de température intégré à la batterie lithium-ion (généralement la borne centrale d'une batterie de téléphone portable). Si la tension de sortie est inférieure à 45 % ou supérieure à 80 % de la tension d'alimentation, la charge est suspendue. Si vous n’avez pas besoin de contrôler la température, posez simplement votre pied sur le sol.

Attention! Ce circuit présente un inconvénient important : l'absence de circuit de protection contre l'inversion de polarité de la batterie. Dans ce cas, le contrôleur est assuré de griller en raison du dépassement du courant maximum. Dans ce cas, la tension d'alimentation du circuit va directement à la batterie, ce qui est très dangereux.

La chevalière est simple et peut être réalisée en une heure sur votre genou. Si le temps presse, vous pouvez commander des modules prêts à l’emploi. Certains fabricants de modules prêts à l'emploi ajoutent une protection contre les surintensités et les décharges excessives (par exemple, vous pouvez choisir de quelle carte vous avez besoin - avec ou sans protection, et avec quel connecteur).

Vous pouvez également trouver des cartes prêtes à l'emploi avec un contact pour un capteur de température. Ou encore un module de charge avec plusieurs microcircuits TP4056 en parallèle pour augmenter le courant de charge et avec protection contre l'inversion de polarité (exemple).

LTC1734

Aussi un schéma très simple. Le courant de charge est réglé par la résistance R prog (par exemple, si vous installez une résistance de 3 kOhm, le courant sera de 500 mA).

Les microcircuits sont généralement marqués sur le boîtier : LTRG (on les retrouve souvent dans les anciens téléphones Samsung).

N'importe quel transistor PNP convient, l'essentiel est qu'il soit conçu pour un courant de charge donné.

Il n'y a pas d'indicateur de charge sur le schéma indiqué, mais sur le LTC1734, il est dit que la broche « 4 » (Prog) a deux fonctions : régler le courant et surveiller la fin de la charge de la batterie. Par exemple, un circuit avec contrôle de fin de charge à l'aide du comparateur LT1716 est représenté.

Le comparateur LT1716 dans ce cas peut être remplacé par un LM358 bon marché.

TL431 + transistors

Il est probablement difficile de proposer un circuit utilisant des composants plus abordables. Le plus difficile ici est de trouver la source de tension de référence TL431. Mais ils sont si courants qu'on les retrouve un peu partout (une source d'alimentation se passe rarement de ce microcircuit).

Eh bien, le transistor TIP41 peut être remplacé par n'importe quel autre avec un courant de collecteur approprié. Même les anciens KT819, KT805 soviétiques (ou KT815, KT817 moins puissants) feront l'affaire.

La mise en place du circuit revient à régler la tension de sortie (sans batterie !!!) à l'aide d'une résistance de trim à 4,2 volts. La résistance R1 définit la valeur maximale du courant de charge.

Ce circuit met pleinement en œuvre le processus de charge en deux étapes des batteries au lithium : d'abord en chargeant avec du courant continu, puis en passant à la phase de stabilisation de la tension et en réduisant progressivement le courant à presque zéro. Le seul inconvénient est la mauvaise répétabilité du circuit (il est capricieux dans la configuration et exigeant sur les composants utilisés).

MCP73812

Il existe un autre microcircuit injustement négligé de Microchip - MCP73812 (voir). Sur cette base, on obtient une option de recharge très économique (et peu coûteuse !). L'ensemble du kit carrosserie n'est qu'une seule résistance !

À propos, le microcircuit est fabriqué dans un boîtier facile à souder - SOT23-5.

Le seul point négatif est qu'il fait très chaud et qu'il n'y a aucune indication de charge. Cela ne fonctionne pas non plus de manière très fiable si vous disposez d’une source d’alimentation de faible puissance (ce qui provoque une chute de tension).

De manière générale, si l'indication de charge n'est pas importante pour vous et qu'un courant de 500 mA vous convient, alors le MCP73812 est une très bonne option.

NCP1835

Une solution entièrement intégrée est proposée - NCP1835B, offrant une haute stabilité de la tension de charge (4,2 ±0,05 V).

Le seul inconvénient de ce microcircuit est peut-être sa taille trop miniature (boîtier DFN-10, taille 3x3 mm). Tout le monde ne peut pas assurer une soudure de haute qualité de tels éléments miniatures.

Parmi les avantages indéniables, je voudrais noter les suivants :

1. Nombre minimum de parties du corps.
2. Possibilité de charger une batterie complètement déchargée (courant de précharge 30 mA) ;
3. Détermination de la fin de la charge.
4. Courant de charge programmable - jusqu'à 1000 mA.
5. Indication de charge et d'erreur (capable de détecter les batteries non rechargeables et de le signaler).
6. Protection contre la charge à long terme (en modifiant la capacité du condensateur C t, vous pouvez régler le temps de charge maximum de 6,6 à 784 minutes).

Le coût du microcircuit n'est pas vraiment bon marché, mais pas non plus si élevé (~ 1 $) que vous puissiez refuser de l'utiliser. Si vous êtes à l’aise avec un fer à souder, je vous recommande de choisir cette option.

Une description plus détaillée est disponible.

Puis-je charger une batterie lithium-ion sans contrôleur ?

Oui, vous pouvez. Cependant, cela nécessitera un contrôle étroit du courant et de la tension de charge.

En général, il ne sera pas possible de charger un accu, par exemple notre 18650, sans chargeur. Vous devez toujours limiter d'une manière ou d'une autre le courant de charge maximum, donc au moins la mémoire la plus primitive sera toujours requise.

Le chargeur le plus simple pour toute batterie au lithium est une résistance connectée en série avec la batterie :

La résistance et la puissance dissipée de la résistance dépendent de la tension de la source d’alimentation qui sera utilisée pour la charge.

A titre d'exemple, calculons une résistance pour une alimentation de 5 Volts. Nous chargerons un accu 18650 d’une capacité de 2400 mAh.

Ainsi, au tout début de la charge, la chute de tension aux bornes de la résistance sera :

U r = 5 - 2,8 = 2,2 Volts

Disons que notre alimentation 5 V est conçue pour un courant maximum de 1 A. Le circuit consommera le courant le plus élevé au tout début de la charge, lorsque la tension sur la batterie est minimale et s'élève à 2,7-2,8 volts.

Attention : ces calculs ne prennent pas en compte la possibilité que la batterie soit très profondément déchargée et que la tension sur celle-ci puisse être bien inférieure, voire nulle.

Ainsi, la résistance nécessaire pour limiter le courant au tout début de la charge à 1 Ampère doit être :

R = U / I = 2,2 / 1 = 2,2 ohms

Dissipation de puissance de la résistance :

P r = I 2 R = 1*1*2,2 = 2,2 W

A la toute fin de la charge de la batterie, lorsque la tension sur celle-ci approche de 4,2 V, le courant de charge sera :

Je charge = (U ip - 4,2) / R = (5 - 4,2) / 2,2 = 0,3 A

Autrement dit, comme nous le voyons, toutes les valeurs ne dépassent pas les limites admissibles pour une batterie donnée : le courant initial ne dépasse pas le courant de charge maximal autorisé pour une batterie donnée (2,4 A), et le courant final dépasse le courant auquel la batterie ne gagne plus de capacité ( 0,24 A).

Le principal inconvénient d'une telle charge est la nécessité de surveiller en permanence la tension de la batterie. Et coupez manuellement la charge dès que la tension atteint 4,2 Volts. Le fait est que les batteries au lithium tolèrent très mal même les surtensions à court terme - les masses des électrodes commencent à se dégrader rapidement, ce qui entraîne inévitablement une perte de capacité. Dans le même temps, toutes les conditions préalables à la surchauffe et à la dépressurisation sont créées.

Si votre batterie dispose d'une carte de protection intégrée, dont nous avons parlé juste au-dessus, alors tout devient plus simple. Lorsqu'une certaine tension est atteinte sur la batterie, la carte elle-même la déconnectera du chargeur. Cependant, cette méthode de chargement présente des inconvénients importants, dont nous avons parlé dans.

La protection intégrée à la batterie ne permettra en aucun cas de la surcharger. Il suffit de contrôler le courant de charge pour qu'il ne dépasse pas les valeurs admissibles pour une batterie donnée (les panneaux de protection ne peuvent malheureusement pas limiter le courant de charge).

Chargement à l'aide d'une alimentation de laboratoire

Si vous disposez d'une alimentation avec protection de courant (limitation), alors vous êtes sauvé ! Une telle source d'alimentation est déjà un chargeur à part entière qui met en œuvre le profil de charge correct, dont nous avons parlé ci-dessus (CC/CV).

Tout ce que vous devez faire pour charger le Li-ion est de régler l'alimentation électrique sur 4,2 volts et de définir la limite de courant souhaitée. Et vous pouvez connecter la batterie.

Initialement, lorsque la batterie est encore déchargée, l'alimentation du laboratoire fonctionnera en mode de protection de courant (c'est-à-dire qu'elle stabilisera le courant de sortie à un niveau donné). Ensuite, lorsque la tension sur la banque atteint la valeur définie de 4,2 V, l'alimentation passe en mode de stabilisation de tension et le courant commence à baisser.

Lorsque le courant chute à 0,05-0,1C, la batterie peut être considérée comme complètement chargée.

Comme vous pouvez le constater, l’alimentation de laboratoire est un chargeur presque idéal ! La seule chose qu’il ne peut pas faire automatiquement est de prendre la décision de charger complètement la batterie et de l’éteindre. Mais c’est une petite chose à laquelle vous ne devriez même pas prêter attention.

Comment charger des batteries au lithium ?

Et si nous parlons d'une batterie jetable qui n'est pas destinée à être rechargée, alors la bonne (et la seule bonne) réponse à cette question est NON.

Le fait est que toute pile au lithium (par exemple, la CR2032 commune sous la forme d'une tablette plate) se caractérise par la présence d'une couche passivante interne qui recouvre l'anode au lithium. Cette couche empêche une réaction chimique entre l'anode et l'électrolyte. Et l'apport de courant externe détruit la couche protectrice ci-dessus, entraînant des dommages à la batterie.

À propos, si nous parlons de la pile non rechargeable CR2032, alors la LIR2032, qui lui ressemble beaucoup, est déjà une pile à part entière. Il peut et doit être facturé. Seule sa tension n'est pas de 3, mais de 3,6V.

Comment charger des batteries au lithium (qu'il s'agisse d'une batterie de téléphone, d'une batterie 18650 ou de toute autre batterie Li-ion) a été abordée au début de l'article.

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Il est temps de passer à un nouveau type de batterie ma centrale éolienne-solaire. Malheureusement, les batteries de ma voiture ne durent qu’1 an et finissent par perdre presque toute leur capacité. Cela est dû au fait qu'en hiver, lorsqu'il n'y a ni vent ni soleil pendant une semaine, les batteries tombent à zéro et vivent dans cet état pendant plusieurs jours, après quoi leur capacité est réduite de manière irréversible. Bien sûr, vous ne pouvez pas les planter autant, mais d'une manière ou d'une autre, cela ne fonctionne pas comme ça, la capacité est écrite sur chacun à 60 Ah, mais vous ne pouvez pas la prendre, alors j'ai pris tout ce qui était là.

En fin de compte, cela ne devrait pas continuer, quoi ?, acheter de nouvelles piles chaque année. Vous pouvez bien sûr le prendre avec une réserve de cinq fois, pour ne pas les supprimer complètement, mais le coût est alors multiplié par cinq, et ils ne dureront pas beaucoup plus longtemps, le constructeur promet 5 ans si la batterie est utilisée dans une voiture. Autrement dit, s'il ne se décharge jamais et qu'après le démarrage de la voiture, il est immédiatement chargé à partir du générateur. Cela signifie que la batterie ne durera pas plus de trois ans, car la condition principale ne peut pas être remplie : ne pas se décharger profondément et charger immédiatement. En général sur plomb automobile vous devez abandonner, sinon si vous achetez quelque chose de bon marché, vous finissez par payer trop cher.

Il existe une alternative piles alcalines, mais ils ont leurs propres problèmes, comme la charge jusqu'à 17,5 volts, une efficacité de 55 à 60 % de tout, etc., en plus, le prix est tout simplement astronomique pour des batteries d'une technologie aussi ancienne, et ils promettent une durée de vie de 8-12 ans avec un bon fonctionnement.

Il y a aussi batteries au plomb de traction, tout en eux est bon, ils peuvent être déchargés à 100 %, et lorsqu'ils sont déchargés à pas plus de 80 %, ils effectuent 800 à 1 500 cycles et durent jusqu'à 10 ans, et certains, comme le promet le fabricant, peuvent durer jusqu'à à 20 ans. Mais vous comprenez vous-même que le prix correspond et que la traction la moins chère coûte trois fois plus cher que le plomb automobile, et qu'une traction de haute qualité coûte 5 à 7 fois plus cher.

Je pense que j'ai trouvé un moyen de m'en sortir, ça Piles lifepo4 (lithium fer phosphate). Il s’agit essentiellement du même lithium-ion (comme les batteries d’un téléphone ou d’un ordinateur portable), mais la chimie à l’intérieur est légèrement différente, ce qui a permis à ces batteries de réduire considérablement l’effet du vieillissement. En conséquence, les batteries ne se dégradent pas pendant de nombreuses années, elles promettent jusqu'à 12 à 20 ans et conservent leur capacité d'origine. Ils fonctionnent pendant 1 500 à 2 000 cycles à 100 % de décharge sans réduction de capacité et continuent de fonctionner sans détérioration significative des paramètres. Et si vous ne déchargez pas à plus de 80 %, la capacité de cyclage est de 5 000 à 7 000 cycles.

Dans le même temps, ces batteries ne nécessitent aucun entretien, n'ont aucun effet mémoire et n'ont pas besoin d'être chargées à 100 % ni alimentées avec de faibles courants avant d'être chargées. Si vous ne chargez pas ou ne déchargez pas complètement, ces batteries ne feront que s'améliorer. On pourrait dire que c’est une batterie idéale pour les systèmes autonomes car elle peut rester complètement déchargée pendant des semaines et rien ne lui arrivera, pas besoin de l’entraîner selon des cycles comme les piles alcalines, etc.

L'inconvénient du lifepo4 est son prix, qui est comparable au prix de bonnes piles alcalines nickel-cadmium ou d'une batterie au plomb de traction de marque de haute qualité. Mais si vous achetez chez nos revendeurs en Russie, si vous commandez à l'étranger, cela s'avère beaucoup moins cher, et en Chine, c'est un ordre de grandeur moins cher. Aussi lifepo4 comme Li-ion ne peut pas tolérer une surcharge et une décharge excessive, la tension de chaque colis ne doit pas dépasser 3,75 volts lors de la charge et ne pas permettre une décharge inférieure à 2,00 volts, sinon les batteries mourront et ne pourront pas être restaurées. Pour contrôler ces batteries, un panneau de protection (BMS) est installé, qui surveille l'état de la batterie et, le cas échéant, l'éteint aux valeurs critiques de charge ou de décharge, et égalise également la tension de chaque élément de la batterie. chaîne. Ces cartes de protection sont disponibles pour toutes batteries de 12,24,36,48,72 volts, etc.

lifepo4 - commander sur aliexpress

En fait, je suis parti de Chine parce que l’argent « chante toujours les romances ». J'ai décidé d'acheter du lifepo4 en petites quantités car j'ai de l'argent gratuit. Comme beaucoup d'autres, j'ai choisi lifepo4 sous forme d'éléments plats d'une capacité de 20 ah, cette forme d'éléments s'appelle des colis. Les Chinois, bien sûr, sont toujours des conteurs, mais ce que j'ai commandé, disent-ils, c'est le nouveau A123 original 3,2v 20ah. C'est-à-dire qu'il s'agit d'emballages originaux de la marque A123 disparue, et les restes sont liquidés à bas prix.

J'ai acheté ces batteries sur Aliexpress, qui ne sait pas déjà qu'il s'agit d'un site chinois vendant de tout à des prix très bas et livré par la poste. Le site est en russe et je pense que tout le monde peut comprendre comment commander, le seul bémol est que les colis mettent beaucoup de temps, en moyenne un mois, ils se perdent parfois et s'abîment sur la route, mais c'est la faute de notre courrier, je pense. Ci-dessous le tout premier forfait : 3 forfaits de 20 ah. Les vendeurs divisent souvent les commandes lourdes en plusieurs colis afin de maintenir le poids d'un colis ne dépassant pas 2 kg, mon colis a donc été divisé en deux, dans les 3 premiers colis, dans le second les 2 colis restants, au total la première commande il y avait 5 paquets prix 5400 roubles.

En termes de prix, si vous prenez de petits lots de 1 à 10 pièces, le prix d'un paquet de 20 Ah est d'un peu plus de 1 000 roubles, mais si vous en prenez 20 et plus, le prix est considérablement réduit. Ma batterie sera de 80 Ah 12 volts, soit 960 watt*h d'électricité et cela me coûtera - des packs de 20 Ah = 16 pièces = 17 500 roubles + 1 600 roubles de panneau de protection = 19 100 roubles. Si vous prenez, par exemple, un lot de 36 sacs à la fois, cela revient à 24 000 roubles, mais je ne peux pas en acheter autant d'un coup. Et donc une batterie pour 1 kWh s'avère être 19 000 roubles. Avec cet argent, je pourrais acheter 9 batteries de voiture de 60 Ah, cela fait 540 Ah pour un total de 6,4 kWh, mais si vous ne prenez pas plus de 10 % de la capacité pour que les batteries durent longtemps, cela ne fait que 640 Wh. Ci-dessous, une photo du colis lui-même.

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Cette photo a été prise à la poste, le colis étant arrivé très froissé, j'ai décidé de le déballer sur place, où l'on a découvert que les piles étaient très cabossées aux coins. Mais à quoi ça sert de présenter et de perdre du temps, j'ai redressé les bosses avec mes mains et je suis rentré chez moi heureux, et les batteries ne feront rien avec de telles bosses, vous pouvez même les rouler dans un tube, mais je ne peux pas garantir que tout va bien chez moi après quelque chose comme celui de la photo ci-dessus. Ci-dessous, une autre photo, pendant que je me tenais debout avec mes mains, j'ai redressé presque toutes les bosses.

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Déjà chez moi j'ai fait une inspection détaillée de ces batteries, des inscriptions légèrement usées disent que le fabricant est A123, mais les barres de contact sont clairement soudées séparément et les joints sont remplis de mastic. Les Chinois m'ont dit que ces batteries sont neuves et viennent d'Amérique sans barres de contact, qui sont déjà fixées en Chine, les positives sont nickelées et les négatives sont en cuivre. Eh bien, pensons qu'ils les ont coupés de nulle part et ont soudé de nouveaux contacts. Ce n’est toujours pas moins cher, mais le temps nous dira la qualité et le nombre d’années et de cycles travaillés.

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Pour m'assurer que les pneus sont fixés, j'ai choisi le scellant ; la photo ci-dessous montre que le pneu est fixé et soudé, et que le joint est recouvert de scellant.

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Maintenant, je vais continuer ce que j'ai commencé et commander d'autres packages de ce type. Jusqu'à présent, j'ai besoin de 16 packages au total pour assembler une batterie 12 volts 80 Ah. Entre-temps, j'ai commencé à assembler les éléments existants. J'ai commencé avec une boîte pour ces paquets. La boîte était fabriquée à partir de contreplaqué de 2 cm d'épaisseur (telle qu'elle était) et peinte avec de la peinture blanche au raifort.

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Ensuite, il fallait d'une manière ou d'une autre attacher les fils aux barres de contact. J'ai fait le tour de tous les magasins, mais je n'ai pas trouvé de très petits boulons et, en fait, aucun magasin d'électroménager n'a trouvé de borniers de conception spéciale où se trouvaient déjà de petits boulons et attaches. En conséquence, j'ai acheté un puissant fer à souder de 100 watts et un fil d'une section de 4 mètres carrés. A la maison, j'ai déjà réalisé qu'il ne serait pas possible de souder les fils, la plaque de contact du colis ne chauffe pas. Et je voulais vraiment récupérer les quatre premiers colis pour obtenir une batterie de 12 volts. En conséquence, j'ai dénudé les fils et les ai enroulés comme un tube dans des plaques de contact, je les ai pressés avec une pince et j'ai installé deux agrafes constituées de plaques épaisses. Bien sûr, ce n'est pas tout à fait correct, mais je pense que le contact est bon et durera toujours, d'autant plus qu'il n'y aura pas de courants importants, un maximum de 5 à 10 ampères.

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J'ai percé cinq trous dans le couvercle pour les boulons M6 et connecté quatre paquets en chaîne pour former une batterie de 12 volts. Il ne s'agit pas encore d'une version terminée ; le panneau de protection (BMS) commandé, qui sera monté sous le capot, n'est pas encore arrivé.

Apparemment, j'ai utilisé des boulons métalliques ordinaires ; aucun boulon en cuivre n'a été trouvé. Mais il n'y a pas de quoi s'inquiéter ici, les boulons servent uniquement de pinces pour les fils de cuivre et les fils sont tirés ensemble. La seule chose est que les boulons extérieurs sortent comme des bornes de batterie. Fondamentalement, la batterie fonctionnera à travers le panneau de protection, et ces boulons ne servent que pour de rares connexions d'un onduleur, etc. La résistance du métal est bien sûr plus élevée, mais je pense que les pertes dues à l'échauffement des boulons, même à des courants de 50-70A, sera minime et ne peut pas être compté puisque j'allume rarement l'onduleur pour les outils électriques. Mais si je le trouve, je remplacerai les extérieurs par des en cuivre. Ci-dessous, une photo de l'intérieur de ce boîtier de batterie.

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C'est tout pour le moment. Ensuite, je prévois d'acheter plus de paquets du même type et de les ajouter à ce boîtier jusqu'à ce que je le remplisse complètement, et le BMS - carte de protection arrivera également bientôt et sera installé. En attendant, je vais essayer de l'installer directement sur le contrôleur du panneau solaire sans BMC et voir comment cela fonctionne, s'il y a un déséquilibre des cellules, et je vérifierai également la capacité réelle des batteries. Vous en saurez plus à ce sujet dans les articles suivants dans la rubrique « Ma petite expérience ».

Suite, partie 2, j'ai installé une batterie au lieu du plomb et les premiers chiffres et impressions du travail du condamné à perpétuité.

La première étape de la création d’une batterie lithium-ion consiste à déterminer les exigences de tension et la durée de fonctionnement requise. Ensuite, les caractéristiques de charge, d'environnement, d'encombrement et de poids sont précisées. Les appareils portables modernes auront des exigences accrues en matière d'épaisseur de batterie, il sera donc préférable de choisir des formats prismatiques ou même à cadre ouvert. Si l'épaisseur n'est pas un facteur, le choix d'éléments cylindriques 18650 comme pièces structurelles offrira un coût inférieur et de meilleures performances (en termes de densité énergétique, de sécurité et de durabilité). (Voir aussi BU-301a : Variété de formes de batteries électriques).

La plupart des batteries utilisées dans les équipements médicaux, les outils électriques, les vélos électriques et même les voitures électriques utilisent des cellules 18650. Il semblerait que l'utilisation de cette cellule cylindrique ne soit pas particulièrement pratique en raison du grand volume qu'elle occupe, mais ses atouts sont tels que avancés et la technologie de production de masse, ainsi que le faible coût par wattheure, soutiennent le contraire.

Comme mentionné ci-dessus, la forme cylindrique de l'élément n'est pas idéale, car elle conduit à la formation d'espaces vides dans les systèmes multi-éléments. Mais si l'on considère la question du point de vue de la nécessité de refroidissement, alors cet inconvénient se transforme en avantage. Par exemple, des éléments de taille standard 18650 sont utilisés dans la voiture électrique Tesla S85, où leur nombre total atteint 7 000 pièces. Ces 7 000 cellules forment un système de batterie complexe qui utilise à la fois des connexions en série pour augmenter la tension et des connexions en parallèle pour augmenter le courant. Si un élément d'une connexion en série tombe en panne, la perte de puissance sera minime et, dans une connexion en parallèle, un tel élément sera désactivé par le système de protection. En conséquence, la batterie entière ne dépend pas de cellules individuelles, ce qui permet un fonctionnement plus stable.

Il n'y a pas de consensus parmi les constructeurs de véhicules électriques concernant l'utilisation de formats standards, mais il existe une tendance à utiliser des formats plus grands car cela réduit le nombre total de cellules dans la batterie et donc le coût du système de protection. Les économies peuvent atteindre 20 à 25 pour cent. Mais d'un autre côté, l'utilisation de gros éléments entraîne une augmentation du coût total du kWh. Selon les données de 2015, c'est la Tesla S85 avec des cellules de taille 18650 qui a un coût par wattheure inférieur à celui des véhicules électriques utilisant de grosses batteries prismatiques. Le tableau 1 compare les coûts en kWh de différents véhicules électriques.

Tableau 1 : Comparaison du coût par wattheure de différents modèles de véhicules électriques. La production en série de cellules de taille 18650 réduit le coût des batteries qui les utilisent.

* En 2015-2016, la puissance de la batterie de la Tesla S85 est passée de 85 kWh à 90 kWh. La Nissan Leaf a également connu une augmentation, passant de 25 kWh à 30 kWh.

La batterie en cours de développement doit répondre aux normes de sécurité non seulement en fonctionnement standard, mais également en cas de panne. Toutes les sources d’énergie, et les batteries électriques ne font pas exception, finissent par épuiser leurs ressources et devenir inutilisables. Il existe également des cas de défaillance prématurée et imprévisible. Par exemple, après certains incidents, la batterie lithium-ion embarquée de l'avion de ligne Boeing 787 a été placée dans un conteneur métallique spécial avec ventilation vers l'extérieur. Dans les véhicules électriques Tesla, le compartiment de la batterie est en outre protégé par une plaque d'acier pour éviter tout dommage pénétrant.

Les grands systèmes de batteries destinés aux systèmes très chargés sont refroidis de force. Il peut être réalisé sous forme d'évacuation de chaleur par un radiateur, ou bien il peut comprendre un ventilateur pour fournir de l'air froid. Il existe également des systèmes refroidis par liquide, mais ils sont assez coûteux et sont généralement utilisés dans les véhicules électriques.

1. Aspects de sécurité

Les fabricants de cellules électriques réputés ne fournissent pas de cellules lithium-ion aux entreprises de fabrication de batteries non certifiées. Cette précaution est tout à fait justifiée, car le circuit de protection de la batterie en cours de conception peut être mal configuré afin de surestimer les performances, et les cellules seront chargées et déchargées dans une plage de tension non sûre.

Le coût d'un système de batterie certifié pour le transport aérien ou tout autre usage commercial peut varier entre 10 000 $ et 20 000 $. Un prix aussi élevé est préoccupant, d'autant plus que les fabricants changent périodiquement les composants électriques utilisés dans de tels systèmes. Un système de batterie doté de telles nouvelles cellules, bien que répertorié comme remplacement direct d’une ancienne, nécessitera à nouveau de nouvelles certifications.

La question est souvent posée : « Pourquoi une batterie est-elle certifiée si les éléments qui la composent sont déjà homologués ? La réponse est assez simple : l'appareil final, la batterie, doit également être testé pour garantir qu'il répond aux normes de sécurité et qu'il est correctement assemblé. Par exemple, un dysfonctionnement du même circuit de protection peut entraîner un incendie voire une explosion, et son test n'est possible que sur une batterie finie.

Création d'une batterie lithium-ion
Découvrez les exigences de conception de l’alimentation électrique pour un système électrochimique lithium-ion.

Pourquoi le récupérer soi-même ? Oui, parce que les batteries sont un domaine où le produit fini est toujours de la merde. Ils sont toujours excessivement chers. Vous ne pouvez jamais obtenir la bonne taille, qui est bien entendu unique à chaque appareil. Il n'y a toujours pas de capacité requise, mais uniquement celles qui sont conçues pour fonctionner d'un point de vente à l'autre dans la ville.

Vous commencez à gronder les fabricants particulièrement fort lorsque vous vous trouvez dans une situation de force majeure. Vous vous retrouvez sans communication car votre communicateur est mort de froid. Vous ne pouvez pas capturer un bon moment car la batterie d’origine de l’appareil photo est épuisée et une batterie de rechange fournie par l’entreprise coûte 50 $. Ou vous vous asseyez et vous ennuyez parce que l'ordinateur portable n'a duré qu'une heure.

Mais vous pouvez assembler vous-même une batterie, qui ne sera limitée que par deux paramètres : le prix du wattheure et la densité énergétique. Vous choisirez vous-même toutes les autres caractéristiques.

L'article a été écrit pour des amateurs et par un amateur.

Un seul « mais ». Cet article ne concerne PAS les batteries d’une capacité supérieure à quelques kilowattheures.

Théorie sur les doigts

Élément, cellule, "pot", "batterie"- quelque chose qui accumule et libère de l'énergie. Toutes les caractéristiques de la batterie dépendent des cellules de la batterie.

Batterie- c'est déjà un ensemble de nombreux éléments. Plusieurs cellules sont connectées dans une batterie lorsque les caractéristiques d'une cellule ne suffisent pas. Si vous connectez en série, la tension augmente. En parallèle, la capacité de la batterie augmente. Il peut s'agir non seulement de banques, mais également de toutes sortes d'électronique de contrôle.

Tension- c'est la force avec laquelle la batterie peut choquer le consommateur. Il s'agit uniquement d'une caractéristique de la batterie et ne dépend pas du consommateur. 7 Mesuré en volts (V).

Force actuelle- plus il est grand, plus le consommateur consomme d'électricité. Mesuré en ampères (A).

Capacité- caractéristiques de la batterie, mesurées en ampères-heures (Ah). Par exemple, une capacité de 2 Ah signifie que la batterie peut fournir un courant de 1 A pendant deux heures et de 2 A pendant une heure.

La capacité de la batterie dépend également du courant de décharge. Généralement, plus elle est grande, plus la capacité est petite. Les fabricants de batteries indiquent généralement la capacité obtenue lors d'une décharge avec un faible courant de 100 mA.

Les caractéristiques d'une batterie Li-ion sont indiquées à droite, qui se décharge à différents niveaux de courant. Plus le courant est élevé, plus la courbe de décharge est basse.

C- une lettre de l'alphabet latin qui mesure le rapport entre le courant et la capacité de la batterie, c'est-à-dire combien de fois le courant dépasse la capacité. Si une batterie a une capacité de 2 Ah et se décharge à un courant de 4 A, alors on peut dire qu'elle se décharge à un courant de 2 C. Le fait est que plus la capacité de la batterie est grande, plus il lui est facile de fournir du courant, et donc cette caractéristique est plus pratique à utiliser que de simples ampères.

Énergie- une caractéristique qui permet de comparer des batteries avec des tensions différentes. Mesurée en wattheures, elle est grossièrement calculée en multipliant la tension de la batterie par sa capacité. Numériquement égal à l'aire de la figure sous la courbe de débit.

Capacité des perroquets et wattheures d’énergie

Supposons que nous ayons deux batteries de même capacité – 2 200 mAh. Mais l’un d’eux est le lithium-ion et l’autre le nickel-hydrure métallique.

Question : Cela signifie-t-il que les deux batteries ont la même quantité d’énergie ? Le même appareil fonctionnera-t-il sur les deux canettes pendant la même durée ?

En fait, en regardant uniquement les caractéristiques de capacité, on ne peut pas comparer énergie, que la batterie peut accumuler et libérer. Pour ce faire, vous devez connaître la tension nominale.

Vous pouvez estimer approximativement la quantité d’énergie en wattheures en multipliant la tension nominale de la batterie par sa capacité. Et nous obtiendrons :

• Pour NiMH : 1,2 volts * 2,2 ampères-heures = 2,64 wattheures
• Pour Li-ion : 3,7 volts * 2,2 ampères-heures = 8,14 wattheures

Que l'énergie d'une batterie Li-ion de même capacité est 3 fois supérieure à celle du NiMH.

Mais ce n’est qu’une estimation approximative. Ainsi, une tension de 1,2 volts sur une cellule NiMH est la tension maximale correspondant à une batterie complètement chargée. Une fois déchargée, elle ne fera que baisser et l'énergie réelle sera légèrement inférieure à 2,64 wattheures. Cependant, c’est la méthode de calcul de l’énergie des batteries que nous utiliserons pour comparer leurs caractéristiques.

Comment assembler une batterie
Comment assembler une batterie Pourquoi l'assembler soi-même ? Oui, parce que les batteries sont un domaine où le produit fini est toujours de la merde. Ils sont toujours excessivement chers. Toujours pas

La moto Suzuki SV400S '98 que j'ai achetée l'automne dernier avait presque immédiatement besoin d'une nouvelle batterie - celle qui se déchargeait instantanément n'allumait pas toujours le xénon de 35 watts, et le démarreur tournait lentement et à contrecœur. Après un nouveau départ honteux « du pousseur », je me suis rendu sur les chantiers à la recherche d'une nouvelle batterie. Et presque immédiatement, cela a commencé à fonctionner - une nouvelle batterie pour ma Susa provenant de n'importe quel fabricant décent coûtait au moins 3 000 roubles. Et cela concerne les batteries au plomb préhistoriques, de faible capacité, lourdes, avec un faible débit de courant ! Beaucoup de gens savent que la plupart des batteries au plomb ont une « caractéristique » si désagréable : avec une capacité déclarée de 12 Ah, seule la moitié de la capacité peut être utilisée en toute sécurité, c'est-à-dire environ 6 Ah. Une décharge supplémentaire entraîne une dégradation accélérée de la batterie et un remplacement rapide. L'exception concerne les batteries de la série « Deep Cycle » - mais combien de fois avez-vous vu une telle inscription ?)))
Après avoir fouillé un peu plus sur Internet, j'ai trouvé une option plus intéressante : des batteries assemblées à partir de cellules LiFePo4.

Soigneusement! Beaucoup de lettres et d'images étranges

La chimie du lithium-fer est assez sûre, les éléments sont volumineux et plus légers que le plomb. De nombreux fabricants parlent également d'une durée de vie de ces batteries 3 à 4 fois plus longue, à condition qu'elles soient utilisées correctement. Et la capacité des éléments est honnête, de bons éléments peuvent être déchargés presque complètement sans les endommager et sans baisse de courant au fur et à mesure qu'ils sont déchargés ! De plus, ils résistent mieux au gel que le plomb. J'ai trouvé une option adaptée en taille et en paramètres - Shorai LFX12A1-BS12

Alors qu'est-ce que nous avons? Le récipient est marqué en « équivalent plomb », c'est-à-dire nous lisons 12 Ah - nous avons toujours les mêmes 6 Ah disponibles ! Pour ce genre d'argent, je ne suis pas d'accord. Une recherche rapide d'informations auprès d'autres fabricants de batteries similaires ne m'a pas non plus plu - partout il y a une petite capacité, où elle est honnêtement marquée, et où elle est à nouveau réduite de moitié, « PB EQ ».

Vous dites que c'est une embuscade. Pas pour le bricoleur))
Ensuite, il y aura de nombreux termes qui seront compréhensibles pour les modélistes, les électriciens et les autres bricoleurs. Si quoi que ce soit, demandez-moi dans les commentaires ou tourmentez Google.
Il y a deux ans, je me suis sérieusement intéressé à la possibilité d'assembler un vélo électrique à partir de zéro, je l'ai donc assemblé et depuis un an et demi je l'utilise aux fins prévues. La batterie de traction a été assemblée à partir d'un grand nombre d'éléments et d'électronique pour surveiller son état. Voilà à quoi ça ressemble sans la couverture :

Le nombre de fils me fait peur aussi, oui)
Les compétences et les informations acquises au cours du processus ont été très utiles pour assembler la nouvelle batterie.

Donc, introduction : éléments LiFePo4, capacité maximale dans les dimensions d'une batterie au plomb, courant de sortie maximal, système de contrôle pour une longue vie heureuse, prix minimum.
Après avoir fouillé à nouveau dans les étendues sauvages du réseau, j'ai trouvé plusieurs options appropriées, et deux d'entre elles sont devenues finalistes :
A123ANR26650M1A

tension nominale 3,3 V
capacité nominale 2,3 Ah
courant de décharge nominal 30C (69A par élément)
courant de décharge maximum jusqu'à 60C (jusqu'à 138A par élément)
courant de charge nominal 10C (jusqu'à 23A par cellule)
dimensions 26 mm x 66,5 mm
poids 70g.

tension nominale 6,6 V (3,3 V pour chaque paire d'éléments)
capacité nominale 3,6 Ah (1,8 Ah par cellule)
courant de décharge nominal 30C (54A par élément)
courant de décharge maximum jusqu'à 40C (jusqu'à 72A par élément)
courant de charge nominal 2C (jusqu'à 3,6 A par cellule)
dimensions 139 mm x 21 mm x 45 mm
poids 262g.

Le volume dont nous disposons convient à 24 cellules A123 (circuit 4S6P, capacité 13,8 Ah, courant de charge jusqu'à 138A, courant de décharge 414A/828A, poids 1680g) ou 8 batteries Zippy (circuit 4S8P, capacité 14,4 Ah, courant de charge jusqu'à 28 , 8A, courant de décharge 432A/576A, poids 2100g).
Tout est formidable et joyeux, mais maintenant, un facteur aussi important que le coût commence à influencer. 24 cellules A123 coûteront environ 6 000 roubles, 8 batteries Zippy coûteront 5 600 roubles, le tout avec livraison. Combien? C'est ce que je pensais aussi.
Par conséquent, j'ai quelque peu modéré mon appétit et j'ai commandé 6 piles Zippy, qui m'ont coûté 4 200 roubles. Les paramètres, bien sûr, se sont révélés plus modestes, mais toujours agréables à l'œil - circuit 4S6P, capacité 10,8 Ah, courant de charge jusqu'à 21,6 A, courant de décharge 324 A/432 A, poids 1570 g.
Et en plus, heureusement tout est dans un seul magasin, j'ai aussi pris ce petit truc, qui dans le monde s'appelle Battery Checker & Balancer

Ce petit gadget veillera à la santé de la batterie, en d’autres termes, il égalisera la tension des cellules de la batterie les unes par rapport aux autres. Le seul « mais » est que le testeur est conçu principalement pour les batteries LiPo, pas pour LiFePo4, donc la charge de la batterie en % ne s'affichera pas correctement. Cela n'interfère pas avec l'équilibre des éléments. Par conséquent, j'ai simplement recouvert le coin gauche de l'écran avec l'indicateur de charge de la batterie - c'est déroutant)
Eh bien, quelques petites choses - des câbles d'équilibrage pour le testeur et des capuchons de protection. Pratique! ©

Ensuite, avec l'aide de la poste russe, il y a eu une courte pause - le premier colis a mis environ 1,5 mois, le second 2,5 mois.

Finalement tout est arrivé et j'ai équilibré toutes les batteries individuellement sur le chargeur modèle. Ceci afin d'éviter d'avoir un petit « badabum » lors de la connexion des batteries les unes aux autres. J'ai en même temps vérifié la capacité, la stabilité de la tension sur les éléments lors de la décharge et en général...

La prochaine étape est la soudure et l'assemblage :
1) Soudé en parallèle 2 groupes de 3 batteries chacun (2S6P + 2S6P)

sous un angle différent

En cours de route, j'ai tout fixé avec du ruban adhésif renforcé - c'est plus fiable et moins susceptible d'endommager les fines coques en polyéthylène des éléments.
2) Voici à quoi ressemble le remplissage de la batterie une fois assemblée

Deux fils épais avec connecteurs sont nécessaires pour connecter les pièces de la batterie en série les unes avec les autres. Les axes d'équilibrage 2S de chaque pièce sont également visibles.
3) Un conduit d'air en plastique découpé en morceaux servira de boîtier rigide pour batterie

5) J'ai tout attaché avec du ruban adhésif renforcé jusqu'à ce que je sois complètement satisfait et j'ai transformé les contacts en « anneaux » à partir des bornes elles-mêmes (il n'y avait pas d'anneaux de contact appropriés à portée de main)

6) Réglez-le pour qu'il soit équilibré, l'élan entre les éléments est minime

En quelques minutes, tout se résume à un dénominateur commun

Et je m'endors pour ne pas gaspiller ma nouvelle batterie

C'est tout, la batterie a été installée au bon endroit et elle fonctionne comme il se doit.
Ceux. Le xénon s'allume rapidement et sans clignotement gênant, le démarreur tourne comme s'il avait été remonté et les phares peuvent rester allumés pendant une heure ou deux sans vider la batterie à zéro. Lorsque j'installe le système antivol, je peux également le laisser fonctionner beaucoup plus longtemps. J'aime aussi la bonne lumière, donc bientôt je remplacerai les lampes au xénon de 35 W par quelque chose de mieux - 55/75 W ou même des diodes. La batterie le permet)

Dans le prochain article, je vous expliquerai comment j'ai réalisé un signal de repérage/frein à partir de diodes puissantes pour remplacer les ampoules halogènes.

Batterie lithium-ion bricolage
J'ai décidé de consacrer mon premier message à quelque chose de plus intéressant que la façon dont je suis arrivé à cette vie)) Motik. Comment et pourquoi j'ai fabriqué une batterie au lithium