Wiederherstellen von Lithium-Ionen-Batterien - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Wenn Sie wie ich sind, suchen Sie immer nach einer Ausrede, um Geld zu sparen, zu basteln oder etwas zu dekonstruieren, das interessant erscheint. Ich habe einen Weg gefunden, alle oben genannten Punkte zu erfüllen! Ich habe eine Affinität zu Lithium-Ionen-Akkus. Sie sind in allen Formen und Größen erhältlich, haben eine hohe Energiedichte (halten viel Energie), haben eine höhere Spannung als NiCad- oder NiMH-Akkus und können hohen Stromentnahmen standhalten. Außerdem entwickeln sie kein „Gedächtnis“oder haben eine hohe Selbstentladung, sodass Sie sie lange aufbewahren können. Schließlich eignen sie sich für Multizellenkonfigurationen. Besser noch, sie sind überall und kostenlos erhältlich. In diesem Tutorial gebe ich Ihnen einen Crash-Kurs, wie Sie Lithium-Ionen-Batterien finden, extrahieren und retten können, also fangen wir an! Unten sind die Links für einige der Werkzeuge und Gegenstände, die ich verwendet habe!

iMax B6 LiPo-Ladegerät:

www.ebay.com/itm/New-Imax-B6-RC-Lipo-NiMh-…

Zanflare C4 Ladegerät/Analysator:

www.amazon.com/gp/aw/d/B07428G1G2/ref=mp_s…

4S Batteriemanagement-/Schutzplatine:

m.ebay.com/itm/4S-10A-18650-Li-Ion-Lithium…

Werkzeuge:

Spudger/Hebelwerkzeug-Set

www.amazon.com/gp/aw/d/B00PHNMEMC/ref=mp_s…

Bündigfräser

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Seitenschneider

www.amazon.com/gp/aw/d/B0733NRF2C/ref=mp_s…

Allzweckmesser

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Schritt 1: Lithium-Ionen-Akku 101

Wie gesagt, wiederaufladbare Lithium-Ionen-Akkus gibt es überall! Das macht es billig, diese Batterien zu bekommen, weil die Leute dazu neigen, alte Elektronik wegzuwerfen, die kaputt geht oder einfach nicht mehr funktioniert, aber die Batterie drin lässt. Normalerweise bekomme ich meins aus dem Secondhand-Laden für ein paar Cent oder von alten Spielzeugen, die Leute verschenken oder kaputt gehen und für die Wissenschaft spenden. Suchen Sie nach folgenden Geräten: Handheld-Geräte, Mobiltelefone, Digitalkameras oder Camcorder, tragbare DVD- oder Videoplayer und mein persönlicher Favorit, Laptop-Akkus. Es gibt verschiedene Chemikalien, die mit wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Zellen verbunden sind, wie Lithium-Kobalt-Oxid (ICR-Typ), Lithium-Eisen-Phosphat oder LiFePO4 (diese werden nicht oft weggeworfen), Lithium-Mangan-Oxid (IMR), Lithium-Mangan-Nickel (INR) und Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid (NCA oder Hybrid). Am häufigsten werden Sie das Lithium-Kobalt-Oxid vom ICR-Typ finden. Es ist das Beste in Bezug auf Energiedichte und Leistung, hat jedoch einen durchschnittlichen bis niedrigen Entladestrom und eine niedrige Temperaturschwelle. Der maximale Entladestrom für diese ist höchstens gleich oder mindestens doppelt so hoch. Außerdem sind sie weniger stabil (sprich: gefährlich) als die anderen Typen und müssen über eine Art Schutzschaltung verfügen. Verwechseln wir nun Lithium-Ionen-Akkus nicht mit Lithium-Ionen-Polymer-Akkus oder LiPo-Akkus. In LiPo-Batterien sind Elektrolyt, Anode und Kathode, positive und negative Anschlüsse in Polymerbeuteln untergebracht. Die interne Chemie ist ähnlich wie bei Lithium-Ionen-Zellen. Je nach Gerät unterscheiden sich die Akkus in Form oder Größe, aber sie sind normalerweise rechteckig und dünn für Mobiltelefone oder kompakte Geräte oder zylindrisch wie 18650 (üblich bei Laptop-Akkus) oder 18500 üblich in Buckelpacks für Kameras oder Camcorder.

Falls Sie sich jemals gefragt haben, der Name des Akkus enthält seine Abmessungen. "18650" bedeutet, dass der Akku 18 mm im Durchmesser und 65 mm lang ist. Die "0" hängt gerade heraus. Unabhängig von Typ oder Größe können diese eine einzelne Zelle oder mehrere Zellen aufweisen. Mehrere Zellen sind entweder in Reihe oder parallel oder eine Mischung aus beidem. Selbst kleine Batterien können zwei kleine Zellen enthalten, die in Reihe oder in Reihe/Parallel geschaltet sind. Dies liegt an der Tatsache, dass einige Geräte einen erhöhten Spannungsbedarf haben, der mehr als eine einzelne Zelle liefern kann, oder um die Kapazität zu erhöhen. Reihenschaltungen erhöhen die Spannung und Parallelschaltungen erhöhen die Kapazität des Packs. Im Gegensatz zu NiMH- oder NiCad-Batterien enthalten Lithium-Ionen-Akkus eine Art Schutzvorrichtung wie ein Batteriemanagementsystem, das aus ICs und MOSFETs oder Widerständen besteht, die Strom, Spannung regulieren, Kurzschlüsse, Verpolung und Temperatur erkennen. Einige haben eine zusätzliche Funktion zum Ausgleichen der Zellen, wenn mehrere Zellen vorhanden sind. Warum brauchen sie das? Dies liegt daran, dass die Chemie der Lithiumzelle sie empfindlich gegenüber Überladung, Tiefentladung (Entleerung, bis die Spannung zu niedrig wird), Kurzschluss und sogar Übertemperatur macht. Jeder von ihnen kann die Zelle beschädigen oder, schlimmer noch, einen Brand verursachen. Mehrzellige Batterien in Reihe benötigen die Balance-Funktion, die sicherstellt, dass jede einzelne Zelle die gleiche Menge an Strom und Spannung erhält wie die anderen Zellen. Wenn eine Zelle mehr aufgeladen wird als eine andere, kann sie schneller verschleißen oder beschädigt werden. Auch die Kapazität des Packs wird reduziert. Diese Akkutypen erfordern auch spezielle Ladeverfahren, die NiMH- oder NiCad-Akkus nicht benötigen. Dazu später mehr!

Schritt 2: Sicherheit

Bevor wir uns nun mit Akkupacks beschäftigen, möchte ich einige Sicherheitsaspekte speziell für Lithium-Ionen-Zellen ansprechen. Wenn Sie sich für RC interessieren, Elektrofahrzeuge haben und Erfahrung mit LiPo-Batterien haben, können Sie dies überspringen, aber wenn nicht, ist es wichtig zu verstehen, dass das Durcheinander mit Lithium-Ionen-Batterien gefährlich sein kann. Das habe ich auf die harte Tour gelernt!

Wieso den? Aufgrund ihrer Chemie enthält eine einzelne 18650-Zelle viel Energie. Wenn du 6 oder mehr zusammenschnallst, hast du viel gespeicherte Energie. Die Sicherheitsüberlegung kommt, wenn sie kurzgeschlossen, überladen, unterladen oder überentladen sind nicht wollen.

Der Weg, dies zu vermeiden, besteht darin, sie richtig zu handhaben und aufzuladen. Die meisten Lithium-Ionen-Akkus oder Einzelbatterien haben eine Art Schutzschaltung eingebaut, um die Zelle vor Überladung, Kurzschluss oder Tiefentladung zu schützen. Multi-Cell-Packs verfügen über eine zusätzliche Funktion, die als Batteriemanagementsystem bezeichnet wird, mit einer Balance-Funktion, die den Ladestrom und die Spannung über jede Zelle überwacht und verteilt, um sicherzustellen, dass jede mit der gleichen Menge an Strom und Spannung geladen wird. Allerdings müssen Sie ein geeignetes Ladegerät verwenden, entweder für einzelne Zellen oder eines, das mehrere Zellen in einem Pack unterstützt, wie z. B. ein Balance-Ladegerät. Die Verwendung eines anderen Ladegeräts kann zu einer Überladung der Lithium-Ionen-Zellen und einem Brand führen.

Schritt 3: Werkzeuge

Das Extrahieren von Zellen ist ziemlich einfach. Sie benötigen einige grundlegende Werkzeuge, daher sind hier die wichtigsten:

Schraubendreher mit flacher Klinge. Es ist gut, verschiedene Größen zu haben, aber im Allgemeinen reichen 3 mm (1/8") bis 5 mm (oder 1/4") aus. Vermeiden Sie dickere Klingen, da sie zu groß sind, um in kleine Räume zu passen.

Spudger (optional). Ein robustes Metallgehäuse oder ein starkes Plastikgehäuse zum Trennen von Koffern.

Seitenschneider oder Bündigschneider. Zum Durchtrennen von Laschen oder Drähten oder zum Aufschneiden des Batteriefachs. Beides funktioniert, aber ich mag meine Bündigfräser, weil sie besser in kleine Räume kommen.

Allzweckmesser. Funktioniert besser als ein Spudger, aber gefährlicher! Frag meine Finger und Hände, woher ich das weiß 8)

Multimeter. Brauchen Sie dafür keinen Fluke oder irgendetwas Schickes. Es ist nur zum Messen der Zellspannung, um zu sehen, ob sie noch zu retten sind.

Handschuhe (optional). Ich sage optional, weil praktische Handschuhe für diese Aufgabe wahrscheinlich eine scharfe Schraubendreherklinge oder eine Universalmesserklinge, die mit hoher Geschwindigkeit aus einem Gelenk rutscht, wahrscheinlich nicht aufhalten.

Das sind alle Werkzeuge, die Sie brauchen!

Schritt 4: Dekonstruktion

Sie haben den Akku, die Werkzeuge und jetzt ist es an der Zeit, einzusteigen. In diesem Tutorial zerlege ich zwei Akkus. Eines ist ein generisches 6-Zellen-Pack für einen Laptop der HP Pavilion Dv 5 bis Dv 6-Serie und ein Pack einer alten (2004 Vintage) Digitalkamera mit einer Nennleistung von 7,4 Volt und 1500 mAh. Ich glaube, es hat zwei Zellen drin, aber wir werden es herausfinden.

Je nach Batterietyp ist der Grundaufbau ziemlich gleich, bestehend aus einem Kunststoff-Außengehäuse mit einer Auskleidung zur Isolierung oder Polsterung (Schaum, Silastik, Klebeband oder Papier), der Zelle(n), a Schutzgerät/Platine mit ihren internen Anschlüssen, entweder Drähte, Tabs oder Drähte und Tabs. Übrigens habe ich kaum bis gar keinen Unterschied in der Konstruktion zwischen generischem (wie der Laptop-Akku) und echtem OEM (wie dem Kamera-Akku) bemerkt. Manchmal wird das Gehäuse geschweißt oder geklebt, manchmal wird es nur mit Laschen zusammengehalten. Sie werden schnell herausfinden, welche Methode der Hersteller verwendet. OEM-Batterien werden normalerweise geklebt/geschweißt und billigere werden geklebt oder eingeclipst.

Ich fange mit dem Cuttermesser gerne zuerst an den Ecken des Gehäuses an. Suchen Sie die Naht zwischen den beiden Gehäusehälften. Setzen Sie das Messer entlang der Kante ein. Schaukeln Sie es hin und her, um es im Koffer in Gang zu bringen. Es sollte einsinken, also pass auf, dass du nicht zu tief gehst und die Zellen abschneidest oder etwas kurzschließt. Sobald Sie es in Gang bringen und eine kleine Lücke geöffnet haben, ist es Zeit für den Schraubendreher. Verwenden Sie den kleineren Schraubendreher, um den Spalt durch Drehen weiter zu öffnen. Sobald Sie es mehr geöffnet haben, nehmen Sie den größeren Schraubendreher und wiederholen Sie den Vorgang. Sie sollten anfangen, große Falten im Gehäuse zu bekommen. Bewegen Sie den Schraubendreher entlang der Gehäusenaht und drehen Sie ihn dabei. Wenn Sie nicht weiterkommen, gehen Sie zurück zum Messer und wiederholen Sie den ersten Schritt. Ich glaube nicht, dass ich dich daran erinnern muss, hier vorsichtig zu sein.

Wenn Sie nicht weiterkommen, widerstehen Sie dem Drang, einen Hammer zu verwenden, oder brechen Sie Ihr Dremel-Werkzeug mit einer Trennscheibe aus. Wenn du wie ich und ungeduldig bist, dann sei super vorsichtig! Batterien mögen es nicht, aufgeschnitten zu werden. Um es festzuhalten, ich musste meine nie benutzen.

Arbeiten Sie mit dem Schraubendreher weiter die Naht hoch und trennen Sie die Gehäusehälften. Du kannst hier einen stabilen Spudger als Keil verwenden, um die Hälften gespreizt zu halten, während du mit dem Schraubendreher arbeitest. Sei geduldig! Es wird vor dir aufgeben! Habe keine Angst davor, körperlich damit umzugehen. Hebele das Gehäuse bei Bedarf auseinander und grabe die Leckereien darin aus.

Schritt 5: Du bist drin

Nach einigem Feilschen solltest du den Koffer ganz oder größtenteils getrennt haben und die Leckereien darin sehen können! Dies ist der andere lustige Teil, herauszufinden, was Sie in sich haben.

Meine beiden Batterien haben zufällig zylindrische Zellen, aber ich füge eine flache hinzu, damit Sie den Unterschied sehen können.

Das Laptop-Pack enthält einige ziemlich anständige Moli Energy (jetzt E-One genannt) ICR-18650J-Zellen der Marke. Dies ist eine weniger bekannte Marke, die einst in Kanada (jetzt in Taiwan) ansässig war, aber in einer Vielzahl von Geräten enthalten ist. Ich habe das Datenblatt überprüft und sie haben eine Kapazität von 2400 mAh und sind für einen maximalen Entladestrom von 4000 mA, 4,2 Volt Vollladung und 3,75 Volt Nennladung und 3 Volt Entladung ausgelegt. Die andere Packung enthält einige mysteriöse Zellen, die in kunststoffbeschichtetes Papier eingewickelt sind, aber ich habe sie gemessen und sie sind 49 mm lang und 18 mm breit. Ich denke, es sind Lithium-Ionen-Zellen der Größe 18500. Auf dem Batteriegehäuse standen 1500 mAh und 7,4 Volt, es sind also zwei Zellen in Reihe geschaltet. Ich könnte mir vorstellen, dass es sich um qualitativ hochwertige Zellen handelt, da es sich um ein OEM-Paket handelt, aber wer weiß?

Im Inneren des Gehäuses haben wir die gleichen grundlegenden Funktionen. Beide verfügen über eine Batteriemanagementplatine, die aus den Schutz- und Ausgleichsschaltungen besteht. Der Laptop-Akku fügt ein weiteres wichtiges Feature hinzu, einen Thermistor zur Überwachung der Temperatur des Akkus. Diese sind auf maximale Kapazität und geringen Verbrauch ausgelegt, sodass Sie keine hochbelastbaren Komponenten wie bei einigen anderen Schutzschaltungen finden.

Betrachtet man die Anordnung der Akkus, so verfügt der Laptop-Akku über 6 Zellen in Reihe/Parallel-Anordnung, also 3 Zellen in Reihe, um die 11,1 Volt zu erzeugen, und 2 Zellen parallel, um die Kapazität auf 4800 mAh zu verdoppeln. Der Kameraakku hat 2 Zellen in Reihe, somit ist die Kapazität gleich, aber die Spannung verdoppelt sich.

Es ist zwar in Ordnung, die Zellen angeschlossen zu lassen, Sie sollten sie jedoch zum Laden und Analysieren trennen. Lithiumzellen in Akkupacks sind immer durch punktgeschweißte Laschen verbunden, die die Plus- und Minuspole verbinden, und Sie müssen beim Schneiden vorsichtig sein. Verwenden Sie die Seitenschneider oder die Bündigschneider, um die Laschen zwischen den Zellen vorsichtig abzuschneiden und Kurzschlüsse zwischen den Anschlüssen zu vermeiden. Achten Sie darauf, die Schutzhülle an der Außenseite der Zelle nicht zu beschädigen oder zu entfernen, da Sie beim Schneiden der Laschen auch am Metallkörper kurzschließen können. Wir wollen keine leeren Batterien. Entfernen Sie die Laschen mit der Spitzzange, indem Sie sie abziehen. Vorsichtig sein. Die Schnittkanten der Laschen sind rasiermesserscharf!

Schritt 6: Bergungsbetrieb

Jetzt haben Sie Ihre Batterien, hat sich Ihre harte Arbeit gelohnt? Das Problem bei der Rettung von Batterien ist, dass Sie nicht wissen, wie gut sie gepflegt wurden oder wie alt sie sind. Lithium-Ionen-Akkus reagieren empfindlich auf Über- und Unterentladung. Jedes Mal, wenn sie zu tief entladen und dann vollständig aufgeladen werden, verlieren sie an Kapazität. Sie können das Alter des Akkus überprüfen und die Spannung messen (falls möglich) oder nach Datumscodes auf der Platine im Inneren suchen. Die meiste Zeit sind diese Batterien tot, und ich meine tot. Lithium-Ionen-Zellen mögen es nicht, unterhalb ihrer Überentladungsspannung, normalerweise zwischen 2,5 und maximal 2,75 Volt, entladen zu werden. Darunter geht die Zelle in den "Schlaf" oder ist so tot, dass sie nicht mehr aufgeladen wird. Wenn Sie den Akku messen können, bevor Sie ihn auseinandernehmen (wie unser Kamera-Akku mit freiliegenden Anschlüssen), suchen Sie nach 4,2 bis 3 Volt für eine einzelne Zelle, also beträgt unser Laptop-Akku vollständig geladen 12,6 Volt und 9 Volt entladen. Ich habe es gemessen, nachdem ich es seziert hatte, und es waren ziemlich tote 5,6 Volt, wobei jede Zelle etwa 1,8 Volt anzeigte.

Der Akku der Kamera ist in einem viel besseren Zustand, wobei der Akku voll aufgeladen 7,9 Volt und jede Zelle 3,9 Volt anzeigt, aber wir wissen nicht, wie gesund sie sind oder wie viel ihrer Kapazität im Laufe der Jahre verloren gegangen ist.

Wenn Ihre Batterien unter 2 Volt lesen, sind sie "tot". Wenn sie 0 Volt anzeigen, befinden sie sich in einer Art Ruhezustand und sind wahrscheinlich nicht wert, sie aufzubewahren, denn selbst wenn Sie sie wiederbeleben, sind sie beschädigt. Recyceln Sie sie richtig. Sie können die Zellen mit sehr niedriger Spannung retten, aber Sie benötigen ein spezielles Ladegerät, das leere Batterien "wiederbeleben" kann, oder einige Techniken anwenden, die sie wieder zum Leben erwecken können.

Schritt 7: Wiederbelebung

Sie haben Ihre Batterien, aber sie sind tot. Was jetzt? Es ist nicht alles verloren, denn Sie können sie wiederbeleben. Wenn Sie ein Balance-Ladegerät haben, das zum Laden von LiPo-Akkus ausgelegt ist, werden wahrscheinlich auch Ihre Lithium-Ionen-Zellen wiederbelebt. Oder, wenn Sie ein digitales Multicharger mit "Revive"-Funktion haben, funktioniert das auch. Ich verwende einen chinesischen Klon eines SkyRC iMax B6-Ladegeräts und eines Zanflare C4-Multiladegeräts. Der Zanflare hat die Fähigkeit, leere Batterien wiederzubeleben und verfügt über eine Analysefunktion, der iMax jedoch nicht.

Um das Zanflare zu verwenden, legen Sie einfach die leeren Batterien ein und lassen Sie das Ladegerät die Arbeit erledigen. Beginnen Sie immer mit dem geringstmöglichen Ladestrom. Der Zanflare geht auf 300 mAh runter, das ist also in Ordnung. Es wird eine Weile dauern, aber seien Sie geduldig. Lassen Sie sie vollständig aufladen und nehmen Sie sie vom Ladegerät. Lassen Sie sie über Nacht oder ein paar Tage sitzen und sehen Sie, ob sie ihre Ladung verloren haben. Wenn sie sich deutlich selbst entladen haben, werfen Sie sie weg, aber wenn sie immer noch die Ladung halten, haben Sie sie wahrscheinlich wiederbelebt, aber die Zeit wird zeigen, wie Sie sie verwenden, ob Sie erfolgreich sind. Sie können einige Testzyklen mit ihnen durchführen, um zu sehen, wie viel Lebensdauer sie verloren haben, indem Sie ein oder zwei Lade-Entlade-Zyklen durchführen und die Kapazität überprüfen. Sie können auch den Innenwiderstand der Zelle messen, wenn Ihr Ladegerät über die Zellanalysefunktion verfügt, die das Zanflare tut. Nehmen Sie dies mit Vorsicht, da viele Variablen den Innenwiderstand beeinflussen, aber im Allgemeinen ist eine Zahl um 230 Milliohm eine gute Zahl.

Wenn Sie kein Zanflare oder ein anderes Ladegerät/Analysator mit Wiederbelebungsfunktion haben, können Sie Ihr LiPo-Ladegerät verwenden. Aus Sicherheitsgründen laden die meisten dieser Ladegeräte eine Zelle nicht unter diesem Bereich von 2,6 bis 2,5 Volt auf, aber es gibt eine Problemumgehung. Sei bloß vorsichtig! Das Aufladen einer Lithium-Ionen-Zelle wie einer NiMH kann schlimme Dinge passieren! Stellen Sie das Ladegerät auf den NiMH-Modus ein, in dem Sie den Ladestrom manuell auswählen können. Stellen Sie den Strom auf etwa 200 mA ein und starten Sie den Ladevorgang. Überwachen Sie die Spannung, bis sie über 2,8 liegt und stoppen Sie den Ladevorgang. Stellen Sie das Ladegerät auf den LiPo/Li-on-Modus und laden Sie mit einem geringen Strom, z. B. 200 bis 300 mA. Lassen Sie es laufen, bis es vollständig aufgeladen ist. Dann entladen Sie es bei einer niedrigen Einstellung, 500 mA. Lassen Sie es vollständig entladen und notieren Sie die geladene Kapazität und die Menge der entladenen Kapazität. Laden Sie die Zelle erneut auf und notieren Sie die geladene Kapazität und Sie sollten eine Grundlinie darüber haben, wie viel Leben die Zelle darin hat. Eine Zahl, die näher an der ursprünglichen Kapazität liegt, ist gut, aber wenn sich Ihre Zelle schnell entlädt, warm oder heiß wird und eine geringe Kapazität hat, ist es an der Zeit, sie zu recyceln. Die Laptop-Zellen waren gut, durchschnittlich etwa 2400 mAh, genau auf ihrer ursprünglichen Kapazität für alle Zellen. Der Akku der Kamera lief nicht so gut. Die Zellen waren stark degradiert und ihre Kapazität war von ihrer neuen Kapazität von 1500 mAh auf nur 550 und 660 mAh vollständig aufgeladen. Es macht aber Sinn, da es sich um den Originalakku von vor 14 Jahren handelt! Ich werde sie wahrscheinlich in einem anderen Projekt verwenden, das kein High-Drain-Gerät ist, da diese Zellen der Größe 18500 nicht leicht zu finden sind.

Schritt 8: Abschließende Gedanken

Ich hoffe, Sie fanden dieses Instructable aufschlussreich und informativ. Sie sollten wissen, worauf Sie bei der Suche nach Batterien achten müssen, wie Sie sie (sicher!) entfernen, geborgene Lithium-Ionen-Zellen überprüfen und wiederbeleben. Das Sammeln dieser Batterien aus Geräten oder Batteriepacks kann gleichzeitig Spaß machen, eine Herausforderung darstellen und lehrreich sein! Außerdem sparen Sie $$$. Eine gebrauchte, aber noch voll funktionsfähige(n) Lithium-Ionen-Zelle(n) erhalten Sie zu einem Bruchteil der Neukosten.

Danke schön!