Lada

Как сконструкировать зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов в домашних условиях. Зарядное устройство для Li-Ion аккумулятора из барахла Зарядное устройство для аккумуляторов 18650 своими руками

Сейчас очень популярны аккумуляторные батареи типа 18650. Их используют в повер банках, мощных фонариках, лазерных указках, портативных колонках и для различных самоделок . Продаются как с зарядным устройством, так и отдельно.

В этой статье я расскажу, как сделать простое зарядное устройство для этих аккумуляторных батарей.

Сборка и тестирование зарядного устройства для ознакомления.

Нам понадобится:
1. Шприц 20мл
2. 2 медных проводка
3. Пружинка от держателя батарей (из старой техники или игрушек)
4. Модуль заряда литиевых батарей 18650 на TP4056 5В 1А с micro USB интерфейсом ()
5. Термоклей
6. Аккумуляторная батарея тип 18650 ()

Из инструментов:
1. Паяльник
2. Клеевой пистолет
3. Канцелярский нож

Шаг 1
Нам понадобится медицинский шприц на 20мл

и аккумуляторная батарея типа 18650.

Шприц идеально подходит под размеры батареи.

Шаг 2
Отрезаем канцелярским ножом носик шприца(где вставляется иголка), чтобы он нам не мешал в дальнейшей эксплуатации.

Шаг 3
Берем пружинку от держателей батарей из старой техники(например от пульта или игрушек).

Продеваем снизу в отверстие медный проводок и закрепляем его на спирали пружинки как показано на фото.

Шаг 5
Берем модуль заряда литиевых батарей 18650 на TP4056 5В 1А с micro USB интерфейсом и крепим его термоклеем на шприц в удобном месте.

Соблюдая полярность подводим провода к модулю и припаиваем их паяльником. Можно изолировать модуль от внешнего мира прозрачным скотчем.

Немного о модуле TP4056 5В 1А. ()
Предназначен для заряда литиевых аккумуляторов 3.7В током до 1А. Этот модуль, благодаря размерам и разъему micro USB, легко встраивается в различные устройства и может служить альтернативной заменой для вышедших из строя зарядных устройств литиевых аккумуляторов. Поддерживает различные типы литиевых аккумуляторов, в том числе и популярный 18650. Модуль не защищен от переплюсовки (не соблюдения полярности) подключения, так что будьте внимательны при подключении аккумуляторов.

Шаг 6
Отрезаем от поршня шприца небольшой кусок у основания с резинкой, как показано на фото. Этим будем фиксировать батарею внутри шприца.

Шаг 7
Проделываем отверстие в шприце для медного проводка, чтобы он мог касаться плюсового контакта батареи.
Отверстие надо делать на уровне, когда батарея не зафиксирована поршнем шприца. На фото видно, что я ошибочно сделал одно нижнее отверстие в зафиксированном положении батареи.

Шаг 8
После того, как продели провод в проделанное отверстие и зафиксировав поршнем батарею, можно начинать тест зарядного устройства.

В этой статье я покажу, как сделать простое зарядное устройство для этих аккумуляторных батарей.

Сборка и тестирование зарядного устройства.

Нам понадобится:

1. Шприц 20мл
2. 2 медных проводка
3. Пружинка от держателя батарей (из старой техники или игрушек)
4. Модуль заряда литиевых батарей 18650 на TP4056 5В 1А с micro USB интерфейсом ()
5. Термоклей
6. Аккумуляторная батарея тип 18650 ()

Из инструментов:

1. Паяльник
2. Клеевой пистолет
3. Канцелярский нож

Изготовление зарядного устройства

Нам понадобится медицинский шприц на 20мл и аккумуляторная батарея типа 18650.

Шприц идеально подходит под размеры батареи.

Отрезаем канцелярским ножом носик шприца (где вставляется иголка), чтобы он нам не мешал в дальнейшей эксплуатации.

Берем пружинку от держателей батарей из старой техники (например от пульта или игрушек).
Продеваем снизу в отверстие медный проводок и закрепляем его на спирали пружинки как показано на фото.

Берем модуль заряда литиевых батарей 18650 на TP4056 5В 1А с micro USB интерфейсом и крепим его термоклеем на шприц в удобном месте. Соблюдая полярность подводим провода к модулю и припаиваем их паяльником.

Немного о модуле TP4056 5В 1А.

Предназначен для заряда литиевых аккумуляторов 3.7В током до 1А. Этот модуль, благодаря размерам и разъему micro USB, легко встраивается в различные устройства и может служить альтернативной заменой для вышедших из строя зарядных устройств литиевых аккумуляторов. Поддерживает различные типы литиевых аккумуляторов, в том числе и популярный 18650. Модуль не защищен от переплюсовки (не соблюдения полярности) подключения, так что будьте внимательны при подключении аккумуляторов.

Отрезаем от поршня шприца небольшой кусок у основания с резинкой, как показано на фото. Этим будем фиксировать батарею внутри шприца.

Проделываем отверстие в шприце для медного проводка, чтобы он мог касаться плюсового контакта батареи. Отверстие надо делать на уровне, когда батарея не зафиксирована поршнем шприца. На фото видно, что я ошибочно сделал одно нижнее отверстие в зафиксированном положении батареи.

После того, как продели провод в проделанное отверстие и зафиксировав поршнем батарею, можно начинать тест зарядного устройства.

Зарядное устройство работает стабильно . Аккумулятор не греется во время зарядки. Благодаря индикации на модуле можно следить за процессом зарядки (красный светодиод) и завершением процесса заряда батареи (синий светодиод).

Устройство актуально благодаря низкой стоимости расходного материала для самодельного зарядного устройства и не сложного исполнения.

Так же можно делать из шприцов 20мл и держатели для данного типа аккумуляторных батарей и использовать их в различных поделках.

Подробное описание литий-ионных батарей 18650, изготовление аппарата для зарядки своими руками, нюансы применения.

ТЕСТ:

Чтобы понять, обладаете ли вы достаточной информацией о литий-ионном аккумуляторе:

В чем заключался главный недостаток первых моделей батарей 18650?

а) Они взрывались из-за металлического лития внутри – при частых зарядках на элементе появлялись накопления, приводящие к взрыву.

б) Батарея была слишком громоздкая и неудобная.

От какой проблемы пока не избавились производители современных моделей 18650?

а) Батарея часто перегревается.
б) Аккумулятор быстро теряет заряд при попадании в отрицательные температуры.

В каком температурном диапазоне желательно хранить батарею?

а) + 10 — + 25 – идеальные показатели. Аккумулятор не переносит слишком холодных или жарких помещений.

б) Храните аккумулятор при низких температурах, когда он не используется.

в) При температуре +30-45 градусов.

Почему нельзя приобретать зарядное устройство, изготовленное в Китае?

а) Корпус слишком ненадежный.
б) Детали низкого качества, верная технология сборки не всегда соблюдена.

При каком уровне заряда желательно хранить батарею?

а) Хранение 18650 следует осуществлять на уровне заряда, не падающего ниже 50%. Полную разрядку производить нельзя.

б) Не ниже 10%.

Ответы:

а) Главный недостаток первых моделей – взрывоопасность. Металлический литий обрастал наростами при частых зарядках и происходило замыкание, приводящее к взрыву батареи.
б) Современные батареи плохо переносят низкие температуры – заряд падает очень быстро.
а) + 10 — + 25 – идеальные показатели. Нельзя помещать батарею в иные условия.
б) Китайские производители часто использует некачественные детали при сборке аппаратов, поэтому они выходят из строя. Еще не всегда соблюдается правильная технология сборки.
а) Если батарею планируете долго держать без работы, то проследите, чтобы заряд на ней не падал ниже 50%, иначе аккумулятор испортится.

Литий-ионная батарея

Владельцы литий-ионных аккумуляторов 18650 сталкиваются с вопросом о том, каким током его заряжать. Также возникают трудности правильностью эксплуатации, люди точно не знают, чего боятся подобные батареи, как увеличить продолжительность их работы.

Чтобы самостоятельно собрать электронную сигарету или фонарик, то обязательно нужно изучить все аспекты работы с литий-ионным источником питания.

Определение : Литий-ионный аккумулятор — это батарея электрического тока, получившее большое распространение среди бытовой электронной техники с 1991 года. Именно в этом году корпорация Sony презентовала продукт на широком рынке.

Ответы на 5 часто задаваемых вопросов

Для чего используются литий-ионные батареи?

— В качестве источника питания. Подобные батареи часто применяют для различных мобильных телефонов, видеокамер, ноутбуков, для подзарядки электромобилей или современных электронных сигарет.

У моделей есть недостатки?

— Основной недостаток модели заключался в том, что первые разработки буквально взрывались. Это объясняется тем, что производители поместили внутрь анод, состоящий из металлического лития. Когда происходит большое количество зарядов и разрядов, то на аноде появляются образования, приводящие к замыканию электродов. В результате происходит возгорание, а после и взрыв. На данный момент эта проблема решена.

Как решилась проблема со взрывами?

— Чтобы обезопасить конструкцию, ученые заменили сердцевину на графит, и от проблемы со взрывами избавились. Но остались трудности с катодом, вызванные из-за конструкции из оксида кобальта. Если нарушались эксплуатационные характеристики, то взрывы повторялись. Именно поэтому нужно было следить, чтобы устройство не подвергалось перезарядке. Пользователям было крайне неудобно постоянно следить за уровнем зарядки и разработчикам пришлось вновь модифицировать устройство. Современные модели безопасны. Когда разработчики начали использовать литий-ферро-фосфатные батареи, то и от этой проблемы удалось избавиться. Современное устройство выпускают таким образом, чтобы перезаряд и перегрев был невозможен.

Современные модели имеют недостатки?

— Заряд теряется, если батарея попадает под воздействия низких температур.

Если долго не использовать батарею, то она испортится?

– Если не опускать уровень разреженности ниже 50%, то не испортится.

3 преимущества батареи

Литий-ионные аккумуляторы имеют ряд положительных моментов из-за чего и приобрели популярность:

Очень большая емкость аккумулятора.
Маленький саморазряд.
Нет необходимости в специальном обслуживании.

Зарядка – 5 нюансов

Зарядка

Посмотрите на картинке оригинальное зарядное устройство. Зарядное устройство, предназначающееся для литий-ионных аккумуляторов, очень похоже на свинцово-кислотный тип батареи. Разница заключается в том, что у литий-ионного аккумулятора имеется высокие напряжения на каждой банке и серьезные требования допусков по напряжению.

Это интересно! Аккумулятор называют «банкой» из-за схожести с алюминиевыми банками, в которых выпускают прохладительные напитки.

«Банки»

Самые популярные элементы питания с этой формой — 18650. Это название аккумулятор получил из-за размеров: диаметр — 18 мм, высота — 65 мм. Когда идёт зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов, допускаются небольшие неточности в указаниях напряжений. Но с литий-ионными устройствами всё намного конкретнее. Когда происходит зарядка, и напряжение увеличивается до 4,2 Вольт, напряжение на элемент нужно сразу же прекратить. Погрешность составляет всего 0,5 Вольт.

Китайская зарядка

На рынке встречается большое количество китайских зарядок, рассчитанных на элементы питания разных материалов. Без ущерба работоспособности ионные батареи заряжают током в 0,8 А. Но напряжение в банке придется предельно четко контролировать. Когда величина составит 4,2 Вольт, сразу же прекращаем зарядку. Но в том случае, если в банку встраивается контроллер, тогда не стоит беспокоиться об этом, поскольку аппарат всё сделает самостоятельно.

Зарядки 4,2 Вольт

В качестве зарядника для литий-ионной батареи используют стабилизатор напряжения, ограниченный ток в самом начале зарядки. Использовать необходимо исключительно стабильное напряжение, и ограничение тока в самом начале процесса зарядки. Зарядку следует заканчивать в тот момент, когда стабильное напряжение равняется 4,2 Вольт, отсутствует ток, или его величина очень маленькая — в районе 5-7 мА.

Окисление

Когда в аккумулятор помещают стержень из графита, то напряжение не должно превышать 4,1 В на один элемент. При пренебрежением этим правилом, энергетическая плотность сильно возрастет, начнутся процессы окисления устройства. В итоге аккумулятор выйдет из строя. Чтобы избежать окисления, современные модели оснащаются добавками — графита в чистом виде внутри нет. Но подобные модели все еще можно найти случайно.

Как правильно заряжать Li-ion аккумуляторы. Параллельное соединение аккумуляторов.

Самодельное зарядное устройство в домашних условиях (своими руками) – 1 схема

Для зарядки 18650 приобретают универсальную зарядку, и используют постоянно мультиметр, чтобы выяснять нужные параметры. Но такое приспособление стоит довольно дорого. Минимальная цена – 2700 рублей.

Вместо этого можно потратить всего несколько часов и собрать зарядное устройство самостоятельно. Плюсами такой сборки является дешевизна, надежность, автоматическое отключение аккумулятора. Все детали, используемые для сборки, найдутся в гараже у любого радиолюбителя. Если чего-то не хватает, это можно купить в ближайшем радиомагазине. Потратить на компоненты придётся максимум 300 рублей.

Если схему правильно собрать, то нет никакой необходимости дополнительной настройки — она сразу будет готова к эксплуатации.

Использовать нужно следующую электрическую схему:

Схема

Положительным моментом является то, что если установить стабилизатор на нужный радиатор, тогда аккумулятор заряжают, не опасаясь, что зарядка загорится. А это точно нельзя сказать о китайских зарядках, которые грешат этим неприятным последствием.

Принцип работы – 4 нюанса

для начала аккумулятор необходимо зарядить при помощи постоянного тока, который определяется сопротивлением резистора R4;
после того, как аккумулятор получит напряжение в 4,2 Вольт, аппарат переходит на зарядку постоянного тока;
когда ток понизится до минимальных значений, светодиод перестанет гореть;
ток, подзаряжающий литий-ионный аккумулятор, не должен превышать 10% емкости всего аккумулятора. Таким образом, увеличивается срок эксплуатации элементов питания. Если резистор R4 имеет номинал в 11 Ом, то ток цепи должен равняться 100 мА. Если сопротивление равно 5 Ом, тогда ток зарядки должен составлять 230 мА.

Еще важно знать 3 нюанса о «продлении жизни» 18650

Если аккумулятор нужно будет оставить на какое-то время без работы, то элементы питания желательно хранить в отдельности от устройства, которое они будут питать. Если элемент полностью заряжен, то со временем он утратит какую-то часть своего заряда. В том случае, когда элемент заряжается очень мало, или полностью разряжен, то работоспособность может совсем исчезнуть. Особенно это заметно в период длительной спячки.
Хранение 18650 следует осуществлять на уровне заряда, не падающего ниже 50%. Полной зарядки и перезарядки элемента ни в коем случае нельзя допускать. Эффект памяти у этого оборудования отсутствует. Зарядку нужно производить до того момента, как заряд полностью иссякнет. Таким образом, работоспособность аккумулятора продлится.
Аккумулятор запрещено оставлять в слишком холодных или жарких помещениях. Подходящей температурой для хранения является + 10 — + 25 градусов по Цельсию. Если поместить элемент питания на холод, то не только уменьшится время работы, но и испортится химическая система. Все наверняка замечали, что при эксплуатации мобильного телефона зимой заряд батареи резко падает.

Как избежать 4 ошибок при использовании и зарядке литий-ионного АКБ

В том случае, если вы решили подзаряжать литий-ионный аккумулятор при помощи магазинной зарядки, придется проследить, чтобы она не была произведена в Китае. Обычно подобные устройства собираются из самых дешевых материалов, и нужная технология в них соблюдена не всегда. В результате это может привести к очень печальным последствиям: возгорание и взрыв.
Если есть желание самостоятельно собрать устройство, то использовать для зарядки аккумулятора нужно ток, который составляет 10% от емкости аккумулятора. Процент может быть и выше, но не превышать 20%.
Используя ионные элементы питания, не нарушайте правила хранения и эксплуатации, в противном случае возможен перегрев, возгорание и взрыв.
Если соблюдать все правила эксплуатации, а также верные условия хранения, то срок службы батареи получится продлить.

Топ 3 лучших зарядных устройств для аккумулятора 18650

Для качественной зарядки батареи следует приобретать хорошие устройства, что уже полюбились многим пользователям.

Nitecore Digicharger D4 – подходит для зарядки сразу нескольких батарей. Максимально проста в использовании.
Nitecore i2 – один из лучших вариантов современных устройств. Понятное и простое в применении.
Basen B21 – универсальное устройство для разных видов батарей.

Литий-ионные батареи 18650 очень широко используются во многих электронных устройствах, которые мы используем сегодня. Например, светодиодные фонари, батареи в ноутбуках, электровелосипеды или Power Bank.

Эти батареи являются надежным источником питания, поэтому также очень удобно использовать их в проектах когда вы делаете что-то своими руками. По форме литий-ионные батареи 18650 напоминают пальчиковые батарейкт, но на выходе имеет напряжение 3,7 В с емкостью от 1600 до 3600 мАч (батарейки AA или AAA имеют напряжение 1,5 В/1,2 В).

Однако на данный момент зарядка этих батареек по-прежнему не простой вопрос, так как коммерческие зарядные устройства довольно дорогие. Кроме того, для литий-ионных батарей необходимо зарядное устройство хорошего качества, в противном случае срок службы батареи ухудшится. Сбалансированное зарядное устройство хорошо работает, но оно доступно в более высоком ценовом диапазоне.

Итак, в этом уроке мы решили сделать зарядное устройство Li-Ion, которое одновременно может заряжать четыре 18650-ых. Это зарядное устройство очень простое в изготовлении и выполняет работу сбалансированного зарядного устройства, прекращая питание отдельных батареек после полной зарядки.

Шаг 1: Комплектующие

Нам понадобятся несколько "запчастей" для нашего зарядного устройства:

печатная плата общего назначения
модуль TP4056
скрепки
коннектор
PCB выключатели
3.7V Li-Ion аккумуляторы
Паяльник

Купить это всё можно в разных магазинах, особенно в зарубежных, как пример, Amazon или E-bay.

Шаг 2: Начинаем собирать

Возьмите печатную плату общего назначения и поместите батареи поверх платы;
Отметьте расстояние между краями батарей и их ширину печатной плате;
Разверните 8 канцелярских скрепок и используя плоскогубцы, вырезайте зажимы с краев, как видно на изображении выше;
Должно быть сделано в общей сложности 8 U-образных зажимов (в зависимости от количества заряжаемых батарей);
Вставьте U-образные зажимы в печатную плату, чтобы батареи можно было установить между зажимами;
Зажимы будут действовать как держатели батарей;
Кроме того, используйте оставшиеся части от скрепок, чтобы сделать боковые упоры;
Хорошо прикрепите зажимы на плате как показано на рисунке.

Примечание: убедитесь, что зажимы не подключены друг к другу во время пайки.

Шаг 3: Добавляем компоненты

Поместите модуль зарядки TP4056 на печатную плату, как показано на рисунке выше;
Используя маркер, отметьте отверстия модуля на плате;
Припаяйте штифт в каждом из отмеченных отверстий;
Вставьте модуль над штифтами и аккуратно припаяйте;
Используйте количество модулей, равное количеству заряжаемых батарей, т.е. один модуль на батарею;
Припаяйте все модули на плату, как показано на рисунке;
Возьмите переключатели и припаивайте их между каждым модулем на печатной плате.

Примечание: обязательно просмотрите видео (ниже) и посмотрите изображения, чтобы избежать ошибок.

Шаг 4: Подключаем компоненты

См. схему соединения выше и припаяйте все компоненты вместе;
Обязательно отметьте полярность на держателях батарей из U-образных зажимов;
Подключите клеммы держателя аккумулятора к входным клеммам модуля зарядки TP4056 в соответствии с полярностью;
Соедините модули так, чтобы они могли передавать питание от одного стационарного зарядного устройства;
Кроме того, устанавливайте соединения между переключателями так, чтобы они могли использоваться для независимого управления мощностью модулей.

Шаг 5: Тестируем зарядное устройство

Вставьте батареи в держатели батарей на плате;
Подключите зарядное устройство мобильного телефона к одному из модулей и включите питание;
Индикатор будет светиться на модуле, чтобы указать зарядку;
Используйте переключатели для управления питанием, подаваемом на батареи;
Выключите все переключатели, если вы хотите зарядить только одну батарею;
Включите переключатели в зависимости от количества зарядки батарей в определенное время;
Поскольку каждая батарея имеет отдельное зарядное устройство, поэтому они никогда не столкнутся с проблемой перезарядки и подзарядки (самая распространенная проблема, которая повреждает литий-ионные элементы).

Примечание: модуль зарядки TP4056 способен обеспечить 1A при 5 В. Так как мы сделали зарядное устройство на 4 батарейки, необходимо использовать мобильное зарядное устройство 2А, такое, что по крайней мере 500 мА обеспечивают каждую ячейку.

Шаг 6: Видео урока

Итак, друзья, на этом мы завершаем урок. Сделайте его дома и используйте любое количество литий-ионных элементов, не беспокоясь о его заряде.

Если вы, возможно, пропустили что-то - посмотрите на видео как сделать это замечательное и очень полезное зарядное устройство.

Кроме того, не забудьте оставить свои отзывы и предложения в комментариях в нашей группе ВКонтакте. Следите за обновлениями наших уроков.

Современные Li-ion аккумуляторы имеют высокие массогабаритные показатели и обладают хорошей энергоёмкостью. На данный момент это наиболее эффективные портативные источники тока, способные питать устройства высокой мощности. Данные аккумуляторы появились у меня после поломки ноутбука, а именно я их снял с аккумуляторной батареи, и появился вопрос, как же зарядить эти аккумуляторы? Покупать специализированное зарядное устройство мне как всегда не хотелось, и, решил начать сборку ЗУ для Li-ion аккумуляторов. На рисунке ниже представлена принципиальная схема зарядного устройства, данная схема отличается высокой повторяемостью и надежностью, детали легкодоступные, а главное недорогие.

Для того, чтобы Li-ion аккумуляторы долго служили, необходимо их правильно заряжать. К концу завершения зарядки, напряжение должно уменьшаться, а когда аккумулятор зарядился, т.е. ток заряда станет почти нулевой, зарядка должна остановиться. Данная схема полностью удовлетворяет этим требованиям. Подключенное к нему разряженное АКБ заряжается током ~300мА, к концу заряда ток уменьшается до 30мА и дальше загорается светодиод VD2, который сигнализирует о завершении зарядки.
Светодиод VD1 сигнализирует о работе устройства, VD3 загорается при подключении АКБ.

В схеме используется операционный усилитель LM358N, его аналогом является КР1040УД1. Но если под рукой не окажется ни того ни другого, можно заменить на КР574УД2, только расположение выводов у него отличается. Транзистор VT1 S8550 или любой другой подходящий по параметрам. Светодиоды на напряжение 1.5 вольт, красного, зеленого и желтого цветов. Схема после сборки наладки не требует и начинает работать сразу. Среднее время зарядки аккумулятора 18650 емкостью 2200мА*час - 2 часа.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Мой блокнот
D1	Операционный усилитель	LM358N	1	В блокнот
VT1	Биполярный транзистор	S8550	1	В блокнот
VD1-VD3	Светодиод		3	В блокнот
C1	Конденсатор	0.068 мкФ	1	В блокнот
C2	Электролитический конденсатор	220мкФ 10В	1	В блокнот
R1	Резистор	3.6 кОм	1	В блокнот
R2	Резистор	1 кОм	1	В блокнот
R3	Резистор	470 Ом	1	В блокнот
R4	Резистор	4.7 кОм	1	В блокнот
R5	Резистор	2.2 кОм	1	В блокнот
R6	Резистор	220 Ом	1	В блокнот
R7	Резистор	1 Ом	1	В блокнот
R8	Резистор	2.7 кОм	1	В блокнот
R9	Резистор	12 кОм	1	В блокнот
R10	Резистор	680 кОм	1