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锂电与18650(续2)-均衡及点焊

(2013-03-11 20:23:15) 下一个

锂电中似乎只有铁锂(LIFEO4)是不会爆炸的。这是因为在达到3.6V的充电电压时锂离子都被转换完毕,而一般的锂电之转换了约50%。铁锂大量用于动力电池,比如电动自行车和汽车。个人以为,飞机汽车都不该用易爆炸的离子或聚合物锂电。铁锂可以超大容量充放电,甚至过放电到0V仍可重新充电,但体积容量较小。
一般而言,锂电不要过放电。过放时要及时充电不然可能就坏了。过冲会损坏电池,而且最高充电电压的要求较高。对A123 M1而言,充电超过3.6V的两分钟内就可能超过4.1V,必须予以切断。
一般的充电方法,是在低于放电截止电压时用1/10C充电,然后用定电流(一般是1C,A123可用5分钟速率)充到额定值(铁锂是3.2V,其它锂电3.6V),最后用最大电压(铁锂3.6~3.65V,其它4.2V)充半小时。这最后的半小时定压充入约10%的电量。
由于电池单元的离散型,绝大部分的充电器由于成本的原因,都难保证串联的电池组每节电池都能充满电。在镍镉电池的情况下甚至有极性反转,而我的DELL 18650也发现过其中一节似乎总是超出额定值,整块电池被标记为损坏。电池的均衡就是为了改善单元的离散度,确保每节单元都不会过放,而且又能充满。这就要求检测每节电池的电压。考虑到如Prius的单元电压为1.2V而全组为几百V,电路并不简单。
均衡电路常用办法,是在检测到到达充电切断电压的单元后,给它并联一个放电回路使得电压不再继续升高,而充电仍可对串接的其它单元继续,直到所有单元都达到切断电压;当然也可以对单元独立充电。

均衡对于锂电极为重要。电动工具的锂电由两串到12串不等。以Ryobi one的5串18V为例,我有一块4AH电池还不如2AH的用的久,实测2AH的两块充满后为20.33V/20.40V,放电后为17.xV;4AH的充满后为19.82V,电锯不动时为18.48V。分开量,4AH的充满为4.21-3.98V,放电后3.90-3.51V。这说明,由于没有均衡,充电到第一节满(4.21V)就停了,这时第二节还只有3.98V;由于第二节没充满,而且设计到3.5V(应当是3V)就停了(随后测3.51V),实际可用容量少于50%。我打算引出JST XH平衡线再测。
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附带说一下9V电池。不可充电的都是9V,其中ultralife锂电寿命可达10年,10ma放电容量到5.4V时为1200mAH(5.4V也太忽悠了)。可充电的,对于镍氢是8.4/9.8V容量约250maH,铁锂是9.6/10.8V约350maH,锂电是7.4/8.4V可达650mAH。DIY可用保护加升压,但已有一家做出额定9V的,阿里400mAh USB Rechargeable 9V或淘宝卓耐特USB充电电池9V,注意对收音机有干扰。更好的:http://www.yleee.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=44173 

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附带说一下工具电池。镍镉电池一般是3/4线,包括电池正负及一个热敏电阻输出。锂电多在内部加保护电路板,比如DELL笔记本电池内存储版本状态信息,可由主机设置禁止位防止失效引起的失火,更多的保护版权。因此造价都不便宜。WORX电池的内部比较简单,电池盒引出每个电池接脚,充电均衡在充电器中,不但造价低而且同一个充电器可用于不同电压的电池。盒内除电池单元外只需放电保护。

Ryobi 电动工具锂电 https://www.youtube.com/watch?v=p9ilMGutql0 上述视频找出电压不正常的单元换掉即可,镍带可焊性良好。有人用电脑18650也行,原装型号之一是Samsung INR18650-130 5节,3.6*5=18V

http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/uploads/705098054X7478X35.pdf 

工具使用途中不动了通常是放电保护,这时必须充电。如果过放电到近零,充电器充不进去反而很快显示充满。这时可以将充电器3线引出,正极接电池正极,另两线同时接电池负极,看充电器先红闪再绿闪开始充电后断开,重复5次,电池到13V后就能正常充电了。如果打开了电池可以直接由电池单元处引出正负端接到12V直流变压器上充电到13-15V,再去充电器正常充电。坏的电池通常是部分单元坏了可以部分更换。

Balance charger:http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__75598__Turnigy_Accucel_6_80W_10A_Balancer_Charger_LiHV_Capable_AR_Warehouse_.html?strSearch=accu 

上述charger可以用miniUSB接PC,然后运行www.logview.info做记录曲线。可以扩展多温度探头。均衡时需加JST-XH(单排2.5mm)插头,正视时靠外的一线为地,例如6节电池用7芯插头。我打算将电动工具电池加接JST-XH插头。http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__91104__JST_XH_6S_Wire_Extension_20cm_10pcs_bag_.html

JST XH对于N串电池是N+1线其一为地线,插座两侧的两线就是电池正负极,由此可以DIY,把现有电动工具电池加装JST XH平衡插头。

国产imax B6可刷新支持logview:http://bbs.5imx.com/forum.php?mod=viewthread&tid=962361 

上述充电器虽好,未必是必需的。可以用18650单节充电器独立的给每节电池充电来实现均衡,由于这类充电器电流不大,要多花十倍的时间。


上面的电池,LiPo是聚合物,Liion是锂离子,LiFe是铁锂不会爆炸,LiHV是所谓高压聚合物,NiCd/NiMh是镍镉/镍氢,Pb是铅蓄电池。LiPo充电多半可以到4.35V比4.2V容量高10-16%(http://bbs.5imx.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1181892 ),铁锂可取3.65V。充电电压低些有利寿命。锂电放电截止取3V,铁锂电2.5V,由于电压骤降,高取为佳。化学反应随温度变化,温度高时内阻较小容量较高,温度每升高18~20℃,内阻约减一半。故贮存以密封放冰箱(0-4度)为宜,先充到3.8V(放电时间中值的相应电压),实践表明两年后容量不变。Liion的细分:

电脑和电动工具用的锂电,后者可允许10-35C大电流放电。实践表明,电脑用Liion以保持在20-80%充满为佳,即充电到80%对寿命有利,4.1V提到4.2V寿命损失较大。但每个月应完全放充电一次。http://batteryuniversity.com/learn/article/charging_with_a_power_supply 

电极材料分为钴酸锂(大容量) 锰酸锂(大电流) 磷酸铁锂(长寿 85%放电是平台) 钛酸锂(低电压) 三元材料(大容量较大电流无放电平台)等 电解质是六氟磷酸锂等物质。不同的材料有些标称电压一样有些不一样比如磷酸铁锂是3.2V。不同材料放电曲线的高度 斜率和形状都不一样。LiHV充到4.35V的容量,比LiPo充到4.2V高约4.3%,小于LiPo充到4.35V的容量。

iRobot 380t(Mint 5200c并购后的产品)使用镍锰7.2V2Ah充电3-5小时湿作2.5小时,ebay上3Ah的13刀估计虚标,因为Panasonic/Amazon高容量也只达到2500/2400mah。改14500锂电三并二串容量并不能加大。

下左两串的锂电保护电路,ali上0.73刀。芯片HY2120最大输入只有10V,印字20CB为4.28V/2.9V,自恢复,MOS AO4406A(13A)/HOTTECH8205A(5A)。下右单节18650保护DW01K类似S8261ACJ,电流为3A。

铁锂的单片充电芯片是CN3058E,5V供电,只需电源和电池处两电容,若加一电阻可将截止电压超过3.6V。也有人加串二极管后用锂电充电器,3.6+0.6=4.2V.

锂电品牌:PKCELL是销售商品质控制不错,耐杰NICJOY很好(16340 0.2C约800mah)。锂电测试结果:http://lygte-info.dk/review/batteries2012/AW%2016340%20ICR123%20750mAh%20(Black)%20UK.html 

Lipo尺寸https://detail.1688.com/offer/521387128903.html?spm=0.0.0.0.19sxoI&tracelog=p4p 

常用电池尺寸:7#=AAA=D10.5x44.5mm,5#=AA=14.5x50.5,A23=23A@12V=D10.3x28.5,A27=27A=D8x28,PP3=5F22=6LR61@9/7.2/8.4/9.6V=16.5x25.5x47.5+-1(方块46.4max),CR123A=17340=@3/3.6V=D17x34.5,2CR5@6V=17x34x45. PP3容量测量标准不一,Energizer 6LR61在620ohm 2hr/day到6.5V为40小时约616mah。http://data.energizer.com/PDFs/Ind-6LR61PL_EU.pdf 不可充电锂电为1604LC标准容量约750mah:http://data.energizer.com/PDFs/la522.pdf 

18650点焊机:产品如SUNKKO 737G。DIY可用微波炉变压器,锯掉细线的二次侧高压包,用35^2mm(AWG #2)电焊软线绕两圈约1.5V短路460A https://www.youtube.com/watch?v=4q4oMVtW4FI;3圈约2V用Anduino PWM控制电流,发现双脉冲效果最好,即100ms停300ms再开250ms https://zhuanlan.zhihu.com/p/20434449 也有用铜带加抗热胶带4圈3.2V,输出黄铜夹http://www.moz8.com/thread-86419-1-1.html  。还有用18V串6Ohm给90Ku电容充电焊2032 http://www.shoudian.org/thread-462289-1-1.html  。有人用汽车电瓶,但12V太高建议只用两节。 烙铁焊接将影响寿命,若必须做可用宽头控制在2秒内。youtube上视频显示,电焊最高温度127C时限不到1秒,烙铁最高>270C为时4秒。

我拆了一个微波炉结果发现变压器是铁氧体芯不能用,找到这个用汽车电池的:https://www.youtube.com/watch?v=lmq6RhxcxMA 按下微动开关后,555模块接通12V继电器几秒(可调1-10S关断延时),后者接通80A继电器。另一个更简单:12V9AH电池控制小继电器,其常闭触点接2k2/4k7u(分别用于0.1/0.25厚镍片),常开触点在焊接开始后将30A继电器通过电容接电进行焊接,电容决定焊接时间,实践效果很好。焊接针头商用是直径3mm尖头1.5mm。

小结:最简单的方案是用汽车电瓶,新电瓶内阻4-6毫欧,总电阻12毫欧时电流1KA。两笔绑在一起,35mm铜线总长1米。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/26105494 DIY电焊机:https://zhuanlan.zhihu.com/p/20434449

关于镍片:http://www.xyhjmetal.com/NewsDetail/814302.html 

http://lygte-info.dk/review/batteries2012/AW%2016340%20ICR123%20750mAh%20(Black)%20UK.html。
- 本文出自“手电大家谈”,原帖:http://www.shoudian.org/thread-291477-1-1.html
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