Железный аккумулятор своими руками. Аккумулятор из литий ионных батареек своими руками: как правильно заряжать

Аккумулятор – это накопитель энергии, который обычно работает на принципе обратимости химической реакции. Устроен простейший аккумулятор просто, впервые его идею опробовал на практике Риттер в 1803 году, это был столбик из 50-ти медных пластин, проложенных влажной плотной тканью.

Как сделать аккумулятор своими руками? Собрать из медных пластин? Есть более простые методы создания накопителя электроэнергии из подручных средств. Можно сделать как кислотный самодельный аккумулятор, так и устройство щелочного типа.

Кислота и свинец

Наиболее проста в устройстве свинцово-кислотная конструкция для накопления электроэнергии. Для её сборки требуются:

устойчивая ёмкость, с возможностью её плотного закрытия крышкой;
электролит – раствор аккумуляторной кислоты и дистиллированной воды;
свинцовая пластина – можно использовать сплющенный кусок свинца с кабельной изоляции или приобретённый в охотничьем или рыболовном магазине;
два металлических штыря – электроды, которые необходимо вбить вертикально в свинцовые пластины.

Далее приведем сам процесс изготовления этого устройства. Пластины свинца одеваются на металлические штыри, с небольшим расстоянием между ними. После чего конструкцию погружают в ёмкость с залитым электролитом. Свинец должен полностью находиться под раствором. Контактные концы штырей проводят через крышку ёмкости и надёжно фиксируют на ней. К концам электродов можно подключить потребитель электроэнергии. Ёмкость устанавливают на устойчивой поверхности, после чего заряжают устройство. Усложнив конструкцию, свернув свинцовые пластины в рулон и, соответственно, увеличив их площадь, при малом объёме можно добиться неплохих показателей такого устройства. По этому же принципу делают рулоны в современных гелевых накопителях энергии.

Важно! При работе с самодельными электронакопителями соблюдайте правила безопасности: кислота, использованная в электролите, – довольно агрессивное вещество.

Соль, уголь и графит

Для этого устройства не нужна кислота, так как используется щелочная реакция. Как сделать аккумулятор этого типа? Основой накопителя энергии этого типа служит ёмкость с электролитом в виде раствора воды и хлорида натрия – поваренной соли. Для его создания требуются:

графитовые стержни, с металлическим колпачком для припаивания контакта;
активированный или древесный уголь, истолчённый в крошку;
тканевые мешки для размещения угольного порошка;
ёмкость для электролита с плотной крышкой для фиксации концов электрода.

В качестве электродов служит графитовый стержень в плотной угольной обкладке. Графит можно использовать из пришедших в негодность батареек, а уголь – древесный или активированный, из противогазных фильтров. Для создания плотной обкладки уголь можно поместить в водопроницаемый мешок, после чего вставить внутрь графитовый стержень, а ткань мешка обмотать нитью или проводом с изоляционным покрытием.

Для увеличения показателей этого рода конструкции можно создать батарею из нескольких электродов, размещённых в одной ёмкости.

Важно! Накопительная ёмкость и напряжение на контактах самодельных устройств для накопления электроэнергии сравнительно невелики, но в то же время их вполне хватает для подключения маломощного источника света или других целей. Батарея из нескольких электродов имеет более высокие показатели, но они более громоздкие.

Лимоны и апельсины в качестве ёмкости для электричества

Лимон – не только вкусный и полезный фрукт, но и природный аккумулятор. Для его использования достаточно объединить несколько лимонов в последовательную цепь, посредством металлических электродов. После чего можно подключать «фруктовый» накопитель к зарядному устройству. Вместо лимонов можно использовать и другие цитрусовые, имеющие в составе кислоту, которая будет служить природным электролитом. Чем больше цитрусовых задействовано, тем выше параметры «природной» АКБ.

Лимонный сок, кислоту или её раствор можно использовать и отдельно. Для этого достаточно залить их в банку небольшого размера и установить там медный и стальной электрод. Напряжение природного накопителя электроэнергии невелико, но, тем не менее, его хватит для источника освещения малой мощности.

Даже при отсутствии накопителя энергии фабричного производства можно легко сделать аккумулятор своими руками. Для его создания требуются лишь знания основ физики и химии, а также наличие под руками кислоты или щелочи любого типа. В качестве электродов можно использовать практически любые металлы, которые есть в наличии, но наилучший вариант – это использование сталей с большим содержанием железа, а также меди и её сплавов.

Видео

В этой статье мастер-самодельщик проведет нас по всем этапам сборки батареи, от выбора материала до окончательной сборки. Радиоуправляемые игрушки, батареи ноутбуков, медицинские приборы, электровелосипеды и даже электромобили используют аккумуляторы в основе которых элемент питания 18650.

Батарея 18650 (18*65 мм) - это размер литий-ионной батареи. Для сравнения обычные батарейки формата АА имею размер 14*50 мм. Конкретно эту сборку автор делал для замены свинцово-кислотного аккумулятора в изготовленной им ранее самоделки .

Видео:

Инструменты и материалы:
- ;
- ;
- ;
- ;
-Выключатель;
-Разъем;
- ;
-Винты 3M x 10 мм;
-Аппарат точечной контактной сварки;
-3D-принтер;
-Стриппер (инструмент для снятия изоляции);
-Фен;
-Мультиметр;
-Зарядное устройство для литий-ионных батарей;
-Защитные очки;
-Диэлектрические перчатки;

Некоторые инструменты можно заменить на более доступные.

Шаг первый: выбор аккумуляторов
Первым делом нужно выбрать правильные аккумуляторы. На рынке представлены разные батареи от $ 1 до $ 10. По утверждению автора лучшие аккумуляторы фирм Panasonic , Samsung , Sanyo и LG. По цене они дороже других, но зарекомендовали себя хорошим качеством и характеристиками.
Не советует автор покупать батареи с названиями Ultrafire, Surefire и Trustfire. Это батареи которые не прошли контроль качества на заводе и были куплены по бросовой цене и перепакованы под новым названием. Как правило в таких батареях отсутствует заявленная емкость и есть риск возгорания при заряде-разряде.
Для своей самоделки мастер использовал аккумуляторы фирмы Panasonic емкостью 3400 мАч.

Шаг второй: выбор никелевой полосы
Для соединения аккумулятор нужны никелевые полосы. На рынке представлены два продукта: никелированные металлические и никелевые полосы. Автор советует использовать никелевые полосы. Они подороже, но имеют низкое сопротивление и значит меньше греются, что влияет на срок службы батарей.

Шаг третий: точечная сварка или пайка
Для соединения батарей есть два способа пайка и точечная сварка. Лучший выбор точечная сварка. При точечной сварке батарея не перегревается. Но аппарат для сварки (такой, как у автора) стоит ок. 12 т.р. в зарубежном интернет-магазине и ок. 20 т.р. в российском интернет-магазине. Сам автор использует сварку, но подготовил несколько рекомендаций и для пайки.
При пайке к минимуму сведите контакт паяльника с батареей. Лучше использовать мощный паяльник (от 80 Вт) и быстро припаять, чем разогревать место припоя.

Шаг четвертый: проверка батарей
Перед соединением батарей нужно проверить отдельно каждую из них. Напряжение на батареях должно быть примерно одинаково. У новых качественных батарей напряжение составляет 3,5 В - 3,7 В. Такие батареи можно соединять, но лучше выравнять напряжение с помощью зарядного устройства. У б\у батарей разница напряжений будет еще больше.

Шаг пятый: расчет батарей
Для проекта мастеру нужна батарея с напряжением 11,1 В и емкостью 17000 мАч.
Емкость батареи 18650 составляет 3400 мАч. При параллельном соединении пяти аккумуляторов получаем емкость равную 17000 мАч. Обозначают такое соединение Р, в данном случае 5Р

Одна батарея имеет напряжения 3,7 В. Что бы получить 11,1 В нужно соединить последовательно три батареи. Обозначение S, в данном случае 3S.

Итак для получения нужных параметров нужно три секции, состоящих каждая из пяти параллельно соединенных аккумуляторов, соединить последовательно. Пакет 3S5P.

Шаг шестой: сборка батареи
Для сборки батареи мастер использует специальные пластиковые ячейки. Пластиковые ячейки обладают рядом преимуществ перед соединением их например, с помощью клеевого пистолета.
1.Легкая сборка любого количества.
2. Между аккумуляторами остается пространство для вентилирования.
3.Вибро и ударо прочность.

Собирает две ячейки 3*5. Устанавливает, в ячейку, первый пакет аккумуляторов 5S плюсом в верх,следующие пять минусом вверх и последний пять аккумуляторов снова плюсом вверх (см. фото).

Сверху устанавливает вторую ячейку.

Шаг седьмой: сварка
Отрезает четыре никелевые полосы, для параллельного соединение, с запасом в 10 мм. Отрезает десять полосок для последовательного соединения.

Укладывает длинную полоску на + контакты первой (при переворачивании она так и останется первой) параллельной ячейки 5Р. Приваривает полосу. Приваривает полоски одним концом к + третей ячейки другим к - второй. Приваривает длинную полосу к + третей ячейки (поверх пластинок). Переворачивает блок. Приваривает пластинки с обратной стороны учитывая, что теперь параллельно соединяем третью, а параллельно-последовательно первую и вторую секции (учитывая что ее перевернули).

Шаг восьмой: BMS (Battery Management System)
Сначала немного разберемся что такое BMS.
BMS (Battery Management System) – это электронная плата, которая ставится на аккумуляторную батарею с целью контроля процесса её заряда/разряда, мониторинга состояния аккумулятора и его элементов, контроля температуры, количества циклов заряда/разряда, защиты составных аккумуляторной батареи. Система управления и балансировки обеспечивает индивидуальный контроль напряжения и сопротивления каждого элемента аккумулятора, распределяет токи между составными аккумуляторной батареи во время зарядного процесса, контролирует ток разряда, определяет потерю емкости от дисбаланса, гарантирует безопасное подключение/отключение нагрузки.

На основе получаемых данных BMS выполняет балансировку заряда ячеек, защищает аккумулятор от короткого замыкания, перегрузки по току, перезаряда, переразряда (высокого и чрезмерно низкого напряжения каждой ячейки), перегрева и переохлаждения. Функциональность BMS позволяет не только улучшить режим эксплуатации аккумуляторных батарей, но и максимально увеличить срок их службы.

Важными параметрами платы является количество ячеек в ряду, в данном случае 3S, и максимальный разрядный ток, в данном случае 25 А. Для данного проекта мастер использовал плату со следующими параметрами :
Модель : HX-3S-FL25A-A
Диапазон перенапряжения: 4,25 ~ 4,35 В ± 0,05 В
Диапазон разрядного напряжения: 2,3 ~ 3,0 В ± 0,05 В
Максимальный рабочий ток: 0 ~ 25 А
Рабочая температура: -40 ℃ ~ + 50 ℃
Припаивает плату к концам батареи согласно схеме.

В этом видеоуроке мы покажем, как сделать аккумулятор своими руками. Для его изготовления нам понадобится небольшая емкость с крышкой, сода, вода, зарядное устройство.

Зальем в баночку от витамина воду, насыпаем в нее 1,5 чайных ложек пищевой соды. Хорошо перемешиваем раствор. Зачистим сварочный электрод от покрытия. Отрезаем от электрода два куска по 7 см. Загибаем концы этих заготовок. Вставляем эти заготовки в отверстия в крышке и закручиваем ее в бутылочку.

Зарядник подключаем к концам аккумулятора. Заряжаем аккумулятор 10 минут и проверяем работу самодельного аккумулятора. Предполагаемое напряжение на выходе 1,5-2,5 вольта. Этого питания хватит при зарядке 3 часа на 20 минут свечения светодиода. Чтобы не вздулся ваш аккумулятор, не делайте его герметичным.

Еще один способ изготовления самодельного аккумулятора

Самодельная аккумуляторная батарея из подручных материалов с минимумом инструментов. Представьте ситуацию, когда рядом нет нужных деталей, точнее, минимум имеется, но вы находитесь в полевых условиях, когда разнообразия нет. Придется экспериментально искусственно ограничить себя выбором материалов.

Возьмем за неимением меди в пластинах медную проволоку. Изоляцию удалим с помощью огня. Обрезок оцинкованного железа нарежем на одинаковые пластинки. Проводки с изоляцией для соединения цепи. Можно и без изоляции сразу взять токопроводящую проволоку. Надо найти также полиэтиленовую бутылку, подойдет любой диэлектрик. Токопроводящий жидкий раствор (соляной либо кислотный, щелочной). Одноразовые стаканчики.

Для начала отожженную на огне проволоку для увеличения площади скручиваем в цилиндр. Из оцинковки нарезаем по шаблону одинаковые пластинки и сворачиваем в цилиндры (уголок загибаем, чтобы зажать в нем контактный провод).

Из пластиковой бутылки нарезаем прокладочный материал, который будет располагаться между медью и оцинковкой. Собираем элементы батареи, один конец провода закрепляем на нити, другой на цинке и два одиночных. Один с медью – плюсовой и с цинком – минусовой.

Собираем батарею в последовательную цепь. Для начала попробуем залить раствор, насыщенный солью. В полевых условиях подойдет любой солевой раствор, моча и другое. Напряжение 7,74 вольта. Заменим солевой раствор на кислотный, в эксперименте использован уксус столовый. В полевых условиях для нашего подойдет прокисшее вино, настой из щавеля, морс из клюквы и другое. Напряжение 8,05 вольта.

Заменим на щелочной раствор, соду пищевую в природе можно попробовать заменить на золу, размещенную в воде (щёлок), но надо экспериментировать для проверки. Напряжение 9,65 вольта.

Итак подведем итог: среднем из 10 элементов получаем 8 вольт, один стаканчик равен 1,25 вольта. Чтобы уменьшить напряжение для зарядки телефона (5,5 вольта), уберем два стаканчика, процедура занимает 20 секунд. Или увеличим до 4,5 вольт, добавив 5 стаканчика. Так можно сделать аккумулятор, когда нет возможности купить его, своими руками.

Вам понадобится

- стеклянная банка;
- свинец:
- глина;
- серная кислота;
- мерная химическая посуда;
- источник постоянного тока;
- ареометр;
- тестер или мультиметр;
- дистиллированная или дождевая вода;
- провода;
- электрическая лампочка на 2,5-3 В;
- слесарные инструменты.

Инструкция

Аккумуляторная батарея состоит из отдельных элементов. Изготовьте один такой элемент. Возьмите листовой свинец толщиной 5-6 мм. Если у вас свинец только в виде слитков, сделайте из форму, высушите ее и отлейте пластины нужной вам толщины, разогрев свинец на плите или горелке. У пластин должны быть плечики, на которых они будут держаться на верхнем краю банки. Чтобы не заниматься пайкой, при отливке пластин можно сразу положить в форму куски зачищенного от изоляции медного провода, который в дальнейшем будет использоваться для соединения с зарядным устройством или потребителем энергии.

Установите отлитые пластины на верхних краях стеклянной банки. Банку лучше прямоугольную. Пластины не должны касаться друг друга и дна банки. Чтобы избежать замыкания, можно положить между пластинами стеклянные палочки или трубочки. Расстояние от одной пластины до другой не должно быть меньше 1 см.

Такой аккумулятор называется кислотным, поэтому в нем применяется электролит на основе серной кислоты. Электролит можно купить уже готовым, но при необходимости ничто не мешает его изготовить. Концентрированная серная кислота, которую можно найти в продаже, имеет удельный вес 1,08. Разведите ее следующим образом. На 3,5 объема воды берется 1 объем серной кислоты. В химическую посуду налейте воду, лучше всего дистиллированную. Ее можно купить в автомагазине. Подходит и дождевая профильтрованная вода. Тонкой струйкой при постоянном размешивании в воду добавьте серную кислоту. Не забывайте следить, чтобы раствор не разбрызгивался. Жидкости дайте остыть (серная кислота при растворении сильно разогревается). Плотность раствора по ареометру Боме должна составлять 21-22оС.

Подготовьте . Сразу после заливки аккумулятора его нужно будет . Залейте электролит так, чтобы уровень его был на 1 см ниже верхнего края банки и верхнего края пластин. Сразу приступите к первой зарядке, которая проводится только постоянным током. Отметьте полярность пластин знаками «+» и «-». Полностью заряженный кислотный аккумулятор должен показывать на пластинах напряжение 2,2 В.

Все механические и химические работы над аккумулятором закончены, но емкость его еще мала. Чтобы ее увеличить, проведите формовку. Подсоедините к выходным проводам электрическую лампочку и дайте аккумулятору полностью разрядиться на эту нагрузку. Проконтролируйте разряд тестером или мультиметром.

После разрядки зарядите аккумулятор «наоборот», то есть поменяв местами провода, идущие к зарядному устройству, чтобы «+» стал «-» и наоборот. Снова разрядите аккумулятор через лампочку. Эту операцию желательно проделать 15-20 раз, чтобы увеличить емкость аккумулятора примерно вдвое. Больше формовать его не стоит.

Аккумулятор желательно снабдить крышкой для предохранения электролита от загрязнения. Крышку можно изготовить из любого диэлектрика, даже из дерева, пропитанного парафином. Выводы аккумулятора желательно оформить в виде клемм или зажимов. Обязательно отметьте их полярность по завершении последнего цикла формовки. При эксплуатации кислотного аккумулятора взамен испарившегося электролита новый не доливайте, добавляйте только воду до прежнего уровня. Если вы хотите сделать батарею, соедините несколько таких аккумуляторов последовательно.