Paket Baterai Lithium Tanpa Pengelasan: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Jika Anda menyukai elektronik, maka tantangan umum yang harus diatasi adalah menemukan sumber daya yang sesuai. Ini terutama berlaku untuk semua perangkat/proyek portabel yang mungkin ingin Anda buat, dan di sana, baterai kemungkinan besar akan menjadi pilihan terbaik Anda untuk sumber daya tersebut. Jika Anda sedang membangun perangkat berdaya rendah maka Anda memiliki banyak pilihan untuk dipilih tetapi jika proyek Anda adalah pengacau kecil yang haus daya maka Anda mungkin terbatas pada baterai lithium. Dalam banyak hal, baterai lithium adalah hadiah yang luar biasa bagi umat manusia dari orang-orang ilmuwan baterai pintar dan saya berterima kasih atas hadiah ini.

Paket baterai diperlukan untuk berbagai macam produk dengan kebutuhan daya yang tinggi. Ini bisa berupa speaker portabel, sepeda elektronik, skateboard listrik, bank daya, senter, barang-barang RC dan banyak lagi.

Satu-satunya masalah dengan baterai ini (benar-benar mengabaikan pilih-pilih pengisian / pengosongan dan kecenderungan untuk terbakar ketika diperlakukan dengan buruk) adalah bahwa mereka cukup mahal dibandingkan dengan teknologi baterai rendah lainnya. Jadi, kemampuan untuk membuat paket baterai Anda sendiri dengan harga murah adalah pendorong yang bagus untuk proyek yang serius.

Beruntung bagi kita baterai lithium sangat populer di sekitar kita. Jadi dalam instruksi ini saya akan memandu Anda melalui proses membuat paket baterai Anda sendiri dari baterai Lithium 18650, yang diambil dari laptop lama yang dapat Anda gunakan untuk memberi daya pada proyek yang haus daya Anda.

Langkah 1: Mengapa Ini Dapat Diinstruksikan?

Jadi apa yang membedakan instruksi ini dari banyak instruksi lain tentang membangun baterai? Yah, saya perhatikan bahwa ketika mencari cara untuk membuat paket baterai, biasanya diberikan dua opsi. Ini adalah untuk mengelas sel bersama-sama dengan tukang las titik atau untuk menyolder sel bersama-sama. Tanpa terlalu banyak detail, tentu saja ada beberapa pro dan kontra dengan opsi ini. Pro dengan pengelasan titik adalah memberikan ikatan yang andal dengan sedikit kerusakan pada baterai. Namun kekurangannya adalah membutuhkan tukang las spot yang bisa sangat mahal. Menyolder jauh lebih murah dan akan menciptakan koneksi yang lebih baik tetapi dengan biaya merusak baterai karena perpindahan panas ke dalam sel. Kelemahan lain dari kedua metode ini adalah bahwa mereka cukup permanen, membutuhkan pematrian atau pemotongan tab untuk memungkinkan perubahan pada konfigurasi baterai. Jadi saya memilih opsi ketiga yang merupakan paket baterai tanpa las dan berpotensi tanpa solder.

Saya merancang dudukan sel modular ini yang memungkinkan pembuatan paket baterai berukuran grid apa pun tanpa menggunakan tukang las titik yang mahal, tanpa merusak baterai dan dengan kebebasan untuk mengkonfigurasi ulang paket baterai atau mengganti sel tunggal kapan saja dengan mudah.

Langkah 2: Penafian

Namun sebelum kita mulai, saya harus memberi tahu Anda bahwa baterai Lithium, betapapun bagusnya, cukup berbahaya jika tidak ditangani dengan benar. Ini adalah kepingan salju dari baterai dan akan meledak/meledak menjadi api neraka jika diperlakukan dengan buruk, menghancurkan proyek Anda, mobil, rumah atau apa pun yang mungkin mudah terbakar dalam jangkauannya. Kandungan energi yang tinggi dari baterai ini juga dapat menyebabkan kerusakan serius jika korsleting. Saya tidak bertanggung jawab atas kerusakan harta benda, makhluk hidup atau entitas spiritual/mental sebagai akibat dari sesuatu yang salah mengikuti instruksi ini. Anda hanya boleh melakukan ini jika Anda memiliki pengetahuan yang memadai tentang baterai lithium dan telah mengambil tindakan pencegahan yang diperlukan.

Singkatnya Anda melakukan ini dengan risiko Anda sendiri dan saya tidak bertanggung jawab atas apa pun yang bisa salah dengan ini. Jika Anda tidak ingin mengambil risiko apa pun, maka saya sarankan Anda membeli paket jadi yang dibuat oleh para profesional.

Batasan:

Petunjuk di sini terutama akan berfokus pada pembuatan paket baterai yang tidak terlindungi, oleh karena itu tidak ada pertimbangan yang akan diambil untuk segala jenis BMS atau pengukuran keselamatan lainnya yang memungkinkan kami menggunakan paket baterai dengan cara yang aman. Ini diserahkan kepada siapa pun yang ingin membangun ini untuk dipecahkan.

Langkah 3: Sumber Sel Baterai 18650

Jika Anda sudah memiliki baterai 18650 dan Anda hanya tertarik dengan proses pembuatan paket baterai, Anda dapat melompat ke langkah "Membuat paket".

Salah satu jenis baterai paling umum yang akan Anda temui adalah sel baterai 18650 (selanjutnya disebut sel) yang merupakan jenis baterai yang paling umum digunakan di laptop. (Fakta, 18650 sebenarnya menggambarkan ukuran sel yaitu diameter 18mm dan panjang 65.0mm). Tentu saja ada sel lain seperti 21700 dan 26650 tetapi karena popularitasnya, instruksi ini hanya akan berfokus pada jenis sel 18650.

Sumber utama untuk mencetak 18650 gratis tidak diragukan lagi adalah laptop lama. Ini biasanya menampung 6-9 sel tergantung pada jenis laptop. Bahkan dari baterai laptop yang buruk kemungkinan hanya beberapa sel yang akan rusak sementara sisanya mungkin masih dapat digunakan. Tempat lain untuk mendapatkan sel adalah dari kemasan baterai e-bike, bank daya dan juga toko online seperti eBay dan amazon, meskipun ini tentu saja tidak gratis.

Setelah Anda memegang baterai laptop, saatnya untuk membongkarnya. Namun, PERHATIAN karena Anda tidak ingin melubangi atau memendekkan salah satu baterai. Rekomendasi saya adalah menggunakan alat plastik untuk mencongkel bagian. Jika Anda masih menggunakan benda logam, seperti obeng, maka pastikan Anda melakukannya dengan lembut agar tidak menimbulkan kecelakaan.

Setelah Anda memiliki sel, inilah saatnya untuk menguji kapasitasnya. Untuk itu saya sarankan menggunakan battery charger/tester seperti OPUS BT-C3100 (affiliate link). Perangkat kecil yang praktis ini akan mengisi/mengosongkan, menguji, dan memelihara sel lithium Anda untuk Anda, yang sangat bagus jika Anda berencana menggunakan sel lithium untuk proyek.

Langkah 4: Paket Baterai

Paket baterai dibuat karena dua alasan utama: untuk meningkatkan voltase atau/dan untuk meningkatkan kapasitas. Sel adalah baterai individual dalam kemasan dan ketika sel dihubungkan secara seri, tegangan ditambahkan. Ketika sel disambungkan secara paralel, kapasitas sel ditambahkan sebagai gantinya sehingga meniru baterai berkapasitas lebih tinggi. Konfigurasi paket baterai biasanya digambarkan sebagai XsYp di mana X menunjukkan jumlah sel secara seri dan Y, jumlah sel secara paralel. Dengan mengalikan ini, kami mendapatkan jumlah total sel yang dibutuhkan untuk paket kami.

Rentang tegangan 18650 khas adalah antara 4.2V dan ~ 2.5V dan jadi jika Anda menginginkan paket baterai 12V yang menghubungkan tiga sel dalam seri 3s1p akan memberikan 12.6V terisi penuh dan turun ke 7.5V benar-benar kosong (Meskipun tidak disarankan untuk debit sel di bawah 3V).

Kapasitas dalam sel sangat bervariasi antara model dan pabrikan. Namun dari banyaknya baterai yang saya uji, kapasitas yang diharapkan untuk baterai laptop bekas berkisar dari 2000mAh hingga 3000mAh. Tentu saja Anda akan menemukan baterai dengan kapasitas lebih rendah dari ini dan yang biasanya saya buang.

Jadi katakanlah Anda ingin membuat bank daya dengan kapasitas 10000mAh dan Anda memiliki banyak sel 2000mAh… kemudian, Anda dapat menebaknya, Anda harus menghubungkan lima di antaranya dalam konfigurasi paralel 1s5p untuk mendapatkan 10000mAh dan tentu saja Regulator DC-DC untuk membuatnya menjadi 5V.

Jika Anda, misalnya, menginginkan 12V dan setidaknya 10000mAh maka konfigurasinya adalah 3s5p dan itu berarti jumlah sel yang diperlukan adalah 15 untuk membuat paket itu.

Membuat paket baterai Anda sendiri memang sangat berguna dan ada banyak bahan bacaan di luar sana, di interweb. Jadi, jika Anda baru membuat paket, saya sarankan Anda melakukan riset karena instruksi ini tidak akan memberikan semua detail tentang paket baterai dan batasannya. Petunjuk tentang beberapa hal yang harus diperhatikan adalah penarikan arus dan pembagian arus, BMS, muatan keseimbangan, penurunan tegangan, resistansi internal baterai, ukuran tab, kimia baterai, dan pelarian termal.

Langkah 5: Membangun Paket

Ada beberapa hal yang akan diperlukan bagi kita untuk membangun baterai ini.

Langkah pertama dalam membangun paket baterai adalah memutuskan konfigurasi apa yang Anda inginkan/butuhkan. Hal ini ditentukan oleh kebutuhan tegangan, kapasitas dan arus. Dalam instruksi ini kita akan membuat paket baterai 3s2p yang akan menghasilkan baterai 12V 4-5000mAh.

Karena kami akan mencetak pemegang ponsel kami, printer 3D akan sangat berguna. Jadi ini adalah bagian di mana Anda seharusnya mengeluarkan printer 3D dari saku belakang Anda atau meminta teman yang ramah dengan printer untuk membantu Anda. Tempat sel ini cukup kecil sehingga untuk mendapatkan toleransi yang tepat untuk menyatukannya, saya akan merekomendasikan menggunakan nosel 0,4mm atau lebih kecil. File STL dan model dapat ditemukan pada tautan di bawah ini di mana Anda juga akan menemukan instruksi pencetakan.

Bor mungkin juga diperlukan tergantung pada metode perakitan yang dipilih (lebih lanjut tentang ini di slide selanjutnya)

Seperti disebutkan sebelumnya, tidak diperlukan pengelasan dan penyolderan akan menjadi opsional. Penggunaan utama besi solder adalah untuk memasang kabel ke baterai. Namun hal ini dapat dihindari dengan menggunakan terminal cincin pada kabel sebagai gantinya atau hanya memiliki tab yang bertindak sebagai lead dan mengabaikan lead sel individu (menyeimbangkan lead).

Tautan ke file stl: File STL

Langkah 6: Bagian yang Dibutuhkan

Cetak pemegang sebanyak yang diperlukan untuk paket Anda dan mulailah mencari bagian lain yang diperlukan. Untuk build ini kita perlu mencetak total enam cell holder. Cetak juga enklosur, tutupnya, dan opsional mount sebagai enklosur akan membuat baterai jauh lebih tahan lama dan andal.

Daftar bagian:

• Tab nikel (lebar maks 7, 5mm)
• 2x sekrup M5 (panjang minimal 100mm)
• 2x kacang sayap M5
• 12x sekrup dan mur M3*
• Kabel terminal (Merah dan Hitam)
• Menyeimbangkan prospek*

* Bagian opsional

Langkah 7: Merakit Paket

Setelah Anda memiliki semua bagian, saatnya untuk merakit paket dan ini cukup mudah karena pemegang sel yang dicetak dapat disambungkan satu sama lain untuk membuat ukuran paket yang diperlukan.

Dudukan sel dirancang sedemikian rupa sehingga ada beberapa cara menggunakannya untuk membuat paket baterai.

1. Opsi pertama adalah memasang tab melalui dudukan sel untuk menghubungkan beberapa sel. Pemegang dirancang dengan beberapa pegas yang harus memastikan kontak yang tepat dengan sel baterai.
2. Opsi kedua adalah menggunakan sekrup M3 sebagai kontak terminal dan kencangkan tab pada sekrup menggunakan mur. Untuk ini, akan berguna untuk mengebor lubang di tab agar sekrup M3 dapat masuk. Saya telah menyediakan jig yang akan membantu dengan jarak saat mengebor lubang ini. Sebaiknya gunakan mur nilon atau loctite untuk mencegah mur terlepas jika baterai tahan terhadap getaran.

Setiap penyolderan kabel dan kabel (seperti kabel penyeimbang) dan tab penghubung (untuk membuat sambungan seri) harus dilakukan pada tahap ini, pastikan tab yang tepat terhubung.

Setelah bagian pertama (sebut saja bagian bawah) selesai dan kabel timah yang tepat telah disolder/dipasang, dapat ditempatkan di bagian bawah selungkup. Ini akan menjadi ketat. Ini bertujuan untuk membuat paket yang kuat dan mengurangi gemuruh yang tidak perlu di dalam paket.

Masukkan baterai, pastikan semua pasangan paralel berada pada level tegangan yang sama dan sel memiliki kapasitas yang sama. Untuk membuat sambungan seri, pasangan sel harus menghadap ke arah bolak-balik, artinya pasangan tengah harus berhadapan dengan dua pasangan lainnya.

Masukkan pemegang sel atas ke dalam paket. Langkah ini mungkin memerlukan beberapa goyangan dan biola untuk membuat semua sel sejajar dengan benar ke dudukan atas.

PENTING!

• Pastikan Anda benar-benar mendapatkan polaritas dan orientasi sel dengan benar jika tidak, Anda berisiko mempersingkat sel dan dengan itu, melepaskan potensi penuhnya yang jarang merupakan hal yang baik.
• Jika menggunakan sel pemulung dari baterai laptop lama atau perangkat elektronik lainnya, pastikan untuk menghapus semua stiker, residu lem, atau apa pun yang mungkin ada di sel, berhati-hatilah untuk tidak melepaskan pembungkus plastik. Anda ingin sel bergerak bebas di dudukan sel untuk memungkinkan kontak yang baik dari terminal.

Langkah 8: Uji Paket

Pasang tutupnya dengan lembut dan voila! Anda mudah-mudahan memiliki baterai yang berfungsi. Tentu saja sekarang adalah waktu untuk mengeluarkan multimeter Anda dan menguji paket untuk melihat apakah itu memberikan tegangan yang diharapkan.

Seperti yang dapat dilihat pada gambar, saya telah membuat beberapa paket baterai dengan dudukan ini dan saya harus mengatakan bahwa mereka benar-benar hebat. Sekarang dimungkinkan untuk membangun paket di mana Anda dapat menukar sel buruk dengan mudah, mengubah konfigurasi, dan mengisi daya sel satu per satu.

Namun ada beberapa hal yang perlu disebutkan tentang cara membangun paket ini. Karena sambungan tidak terikat ke sel, perhatian ekstra perlu dilakukan untuk memastikan bahwa setiap sel membuat kontak yang tepat. Jika sel tidak membuat kontak yang tepat, percikan api dapat dihasilkan karena baterai habis tidak merata. Hal lain yang perlu diingat adalah bahwa solusi ini akan menghasilkan baterai yang kurang kompak dibandingkan dengan pengelasan misalnya. Kelemahan ketiga adalah bahwa meskipun konstruksi modular membuatnya fleksibel, Anda masih terbatas pada konfigurasi pola grid dan menyesuaikan bentuk kemasan baterai menjadi lebih sulit.

Tetapi jika tidak ada kekurangan yang disebutkan di atas yang mengganggu Anda, maka selamat karena berhasil melewati instruksi dan semoga Anda dapat menyelesaikan semua tantangan kekuatan masa depan Anda.

Ingatlah bahwa menggunakan baterai lithium tanpa perlindungan apa pun cukup berisiko sehingga rekomendasi adalah menggunakan BMS (Battery monitoring system) yang sesuai untuk melindungi paket dari pengisian/pengosongan berlebih dan juga jika fitur penyeimbang disertakan maka dapat juga digunakan untuk mengisi daya paket. Lihat tautan di bawah BMS yang saya sarankan untuk digunakan untuk paket kecil.

12V BMS (paket 3 detik)

16V BMS (paket 4s)