Recuperando baterias de íon-lítio: 8 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Se você é como eu, está sempre procurando uma desculpa para economizar dinheiro, consertar ou desconstruir algo que pareça interessante. Eu encontrei uma maneira de satisfazer todos os itens acima! Tenho afinidade com baterias de íon de lítio. Eles vêm em todos os formatos e tamanhos, são densos em energia (retêm muita energia), têm uma voltagem mais alta do que as baterias NiCad ou NiMH e podem suportar grandes consumos de amp. Além disso, eles não desenvolvem uma 'memória' ou têm alta autodescarga, então você pode armazená-los por muito tempo. Por último, eles se prestam a configurações multicelulares. Melhor ainda, eles estão em todos os lugares e podem ser adquiridos gratuitamente. Neste tutorial, darei a você um curso intensivo sobre como encontrar, extrair e recuperar baterias de íon de lítio, então vamos começar! Abaixo estão os links para algumas das ferramentas e itens que usei!

Carregador iMax B6 LiPo:

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

Carregador / analisador Zanflare C4:

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

Placa de proteção / gerenciamento de bateria 4S:

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

Ferramentas:

Kit de ferramentas Spudger / pry

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

Cortadores nivelados

www.amazon.com/gp/aw/d/B002SZVE8M/ref=mp_s…

Cortadores laterais

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

Canivete

www.amazon.com/dp/B00002X203/ref=dp_cerb_1

Etapa 1: bateria de íon-lítio 101

Como eu disse, as baterias recarregáveis de íon de lítio estão por toda parte! Isso é o que torna a compra dessas baterias barato, porque as pessoas tendem a jogar fora os eletrônicos velhos que quebram ou simplesmente param de funcionar, mas deixam a bateria dentro. Eu geralmente pego o meu em brechós por alguns centavos, ou em brinquedos antigos que as pessoas dão ou quebram e doam para a ciência. Os que devem ser procurados são os seguintes: dispositivos portáteis, telefones celulares, câmeras digitais ou filmadoras, DVDs ou reprodutores de vídeo portáteis e, meu favorito, baterias de laptop. Existem diferentes produtos químicos associados a células de íon de lítio recarregáveis, bem como óxido de lítio-cobalto (tipo ICR), fosfato de ferro-lítio ou LiFePO4, (você não encontrará estes sendo jogados fora com frequência), óxido de lítio-manganês (IMR), lítio manganês níquel (INR) e óxido de lítio níquel manganês cobalto (NCA ou híbrido). O MAIS comum que você encontrará é o óxido de lítio-cobalto do tipo ICR. É o melhor para densidade de energia e potência, mas tem corrente de descarga média a baixa e limite de temperatura. A corrente de descarga máxima para estes é igual ou pelo menos o dobro da capacidade no máximo. Além disso, eles são menos estáveis (leia-se: perigosos) do que os outros tipos e precisam ter algum tipo de circuito de proteção. Agora, não vamos confundir baterias de íon de lítio com baterias de polímero de íon de lítio ou baterias LiPo. Nas baterias LiPo, o eletrólito, o ânodo e o cátodo, os terminais positivo e negativo, são alojados em bolsas de polímero. A química interna é semelhante às células de íons de lítio. Dependendo do dispositivo, a bateria será diferente em formato ou tamanho, mas geralmente são retangulares e finas para telefones celulares ou dispositivos compactos, ou cilíndricas como 18650 (comum em baterias de laptop) ou 18500 comuns em hump packs para câmeras ou filmadoras.

Caso você já tenha se perguntado, o nome da bateria contém suas dimensões. "18650" significa que a bateria tem 18 mm de diâmetro e 65 mm de comprimento. O "0" está apenas pendurado. Independentemente do tipo ou tamanho, eles podem ter uma única célula ou várias células. Várias células estão em série ou paralelas, ou uma mistura de ambas. Mesmo as baterias pequenas podem ter duas pequenas células conectadas em série ou em série / paralelo. Isso se deve ao fato de que alguns dispositivos têm necessidades de tensão aumentadas mais do que uma única célula pode fornecer, ou para adicionar capacidade. As conexões em série aumentam a tensão e as conexões paralelas aumentam a capacidade do pacote. Ao contrário das baterias NiMH ou NiCad, as baterias de íon-lítio terão algum tipo de dispositivo de proteção, como um sistema de gerenciamento de bateria que consiste em ICs e MOSFETs ou resistores que regulam a corrente, a tensão, detectam curtos-circuitos, invertem a polaridade e a temperatura. Alguns têm a função adicional de equilibrar as células, se houver várias células. Por que eles precisam disso? É porque a química da célula de lítio a torna sensível ao excesso de carga, descarga excessiva (drenando até que a voltagem fique muito baixa), curto-circuito e até mesmo temperatura excessiva. Qualquer um deles pode danificar a célula ou, pior, causar um incêndio. Baterias de células múltiplas em série precisam da função de equilíbrio que garante que cada célula receba a mesma quantidade de corrente e voltagem que as outras células. Se uma célula recebe mais carga do que outra, ela pode se desgastar mais rapidamente ou ser danificada. A capacidade da embalagem também é reduzida. Esses tipos de baterias também requerem procedimentos especiais de carregamento que NiMH ou NiCad não. Mais sobre isso mais tarde!

Etapa 2: Segurança

Agora, antes de começarmos a vasculhar as baterias, quero abordar alguns itens de segurança específicos para células de íon-lítio. Se você gosta de RC e tem veículos elétricos e experiência com baterias LiPo, pode pular isso, mas se não, é importante entender que mexer com baterias de íon de lítio pode ser perigoso. Aprendi isso da maneira mais difícil!

Porque? Devido à sua química, uma única célula 18650 contém muita energia. Amarre 6 ou mais juntas e você terá muita energia armazenada. A consideração de segurança ocorre se eles estiverem em curto-circuito, sobrecarregados, subcarregados ou superdescarregados, o tipo mais comum de bateria de lítio aquece, incha e pode explodir ou causar um incêndio por ficar muito quente, o que nós usamos não quero.

A maneira de evitar isso é manuseá-los e carregá-los corretamente. Quase todas as baterias de íon de lítio ou baterias individuais têm algum tipo de circuito de proteção embutido para proteger a célula de sobrecarga, curto-circuito ou descarga excessiva. Os pacotes multicelulares têm um recurso adicional chamado sistema de gerenciamento de bateria com uma função de equilíbrio que monitora e distribui a corrente e a voltagem de carga em cada célula, garantindo que cada uma seja carregada com a mesma quantidade de corrente e voltagem. Dito isso, você deve usar um carregador apropriado, seja para células individuais ou que suporte várias células em um pacote, como um carregador de equilíbrio. O uso de qualquer outro carregador pode causar sobrecarga nas células de íons de lítio e resultar em incêndio.

Etapa 3: Ferramentas

Extrair células é bastante simples. Você precisa de algumas ferramentas básicas, então aqui estão as essenciais:

Chaves de fenda de lâmina plana. É bom ter vários tamanhos, mas geralmente de 3 mm (1/8 ") a 5 mm (ou 1/4") é tudo o que você precisa. Evite lâminas mais grossas, pois são muito grandes para caber em espaços pequenos.

Spudger (opcional). Um resistente de metal ou plástico resistente para separar caixas.

Cortadores laterais ou cortadores nivelados. Para cortar guias ou fios, ou para abrir a caixa da bateria. Ambos funcionam, mas eu gosto dos meus cortadores de descarga porque eles entram melhor em espaços pequenos.

Canivete. Funciona melhor do que um SPUDGER, mas é mais perigoso! Pergunte aos meus dedos e mãos como eu sei disso 8)

Multímetro. Não precisa de um Fluke ou nada sofisticado para isso. É apenas para medir a voltagem da célula para ver se eles podem ser aproveitados.

Luvas (opcional). Digo opcional porque luvas práticas para essa tarefa provavelmente não irão impedir uma lâmina afiada de chave de fenda ou lâmina de faca que escorregou de uma junta em alta velocidade.

Essas são todas as ferramentas de que você precisa!

Etapa 4: Desconstrução

Você tem a bateria, as ferramentas e agora é hora de mergulhar. Estou desmontando duas baterias neste tutorial. Um é um pacote genérico de 6 células para um laptop HP Pavilion Dv 5 a Dv 6-series e um pacote de uma câmera digital antiga (vintage de 2004) avaliada em 7,4 volts e 1500 mAh. Acho que tem duas células dentro, mas vamos descobrir.

Dependendo do tipo de bateria, o projeto básico será praticamente o mesmo, consistindo em um invólucro externo de plástico contendo um forro para isolamento ou acolchoamento (espuma, silastic, fita ou papel), a (s) célula (s), um dispositivo / placa de proteção com suas conexões internas, sejam fios, guias ou fios e guias. A propósito, notei pouca ou nenhuma diferença na construção entre o genérico (como a bateria do laptop) e o OEM original (como a bateria da câmera). Às vezes, a caixa é soldada ou colada, mas outras vezes é apenas presa com abas. Você descobrirá rapidamente qual método o fabricante usa. As baterias OEM são geralmente coladas / soldadas e as mais baratas são coladas ou presas.

Gosto de começar pelos cantos da caixa com o estilete primeiro. Encontre a costura entre as duas metades da caixa. Insira a faca ao longo da borda. Balance para frente e para trás para colocá-lo no estojo. Deve afundar, então tome cuidado para não ir muito fundo e cortar as células ou causar curto-circuito em algo. Depois de começar a trabalhar e abrir uma pequena lacuna, é hora de pegar a chave de fenda. Use a chave de fenda menor para abrir ainda mais a lacuna, girando-a. Depois de abri-lo mais, vá para a chave de fenda maior e repita. Você deve começar a obter grandes vincos na caixa. Mova a chave de fenda para cima na costura da caixa, girando conforme avança. Se você não está chegando a lugar nenhum, volte para a faca e repita o primeiro passo. Acho que não preciso lembrá-lo de ter cuidado aqui.

Se você estiver travado, resista ao impulso de usar um martelo ou quebrar sua ferramenta Dremel com um disco de corte. Se você é como eu e impaciente, tenha muito cuidado! As baterias não gostam de ser abertas. Só para constar, eu nunca tive que usar o meu.

Continue trabalhando a chave de fenda até a costura e separe as metades da caixa. Você pode usar um perfurador resistente aqui como uma cunha para manter as metades abertas enquanto você trabalha com a chave de fenda. Seja paciente! Ele vai desistir antes de você! Não tenha medo de ser físico com isso. Separe a caixa se necessário e desenterre as guloseimas de dentro.

Etapa 5: Você está dentro

Depois de algumas tentativas, você deve ter a caixa totalmente ou quase toda separada e pode ver as guloseimas dentro! Esta é a outra parte divertida, descobrir o que você tem por dentro.

Acontece que minhas duas baterias têm células cilíndricas, mas vou incluir uma chata para que você possa ver a diferença.

O pacote do laptop tem algumas células ICR-18650J da marca Moli Energy (agora chamadas de E-One) decentes. Trata-se de uma marca menos conhecida que já foi localizada no Canadá (agora em Taiwan), mas está em uma variedade de dispositivos. Eu verifiquei a folha de dados e eles têm 2400 mAh de capacidade e avaliados em 4000 mA de corrente de descarga máxima, 4,2 volts de carga total e 3,75 volts de carga nominal e 3 volts descarregados. O outro pacote contém algumas células misteriosas que são embrulhadas em papel revestido de plástico, mas eu as medi e elas ficaram com 49 mm de comprimento e 18 mm de largura. Acho que são células de íon de lítio de tamanho 18.500. O case da bateria dizia 1500 mAh para eles e 7,4 volts, então há duas células em série. Eu imagino que sejam células de boa qualidade, já que se trata de um pacote OEM, mas quem sabe?

Dentro do case temos as mesmas características básicas. Ambos possuem uma placa de gerenciamento de bateria que consiste nos circuitos de proteção e equilíbrio. A bateria do laptop adiciona outro recurso importante, um termistor para monitorar a temperatura da bateria. Eles são projetados para capacidade máxima e baixo consumo, então você não encontrará nenhum componente pesado como alguns outros circuitos de proteção.

Dando uma olhada no arranjo das baterias, a bateria do laptop tem 6 células em série / paralela, ou seja, 3 células em série para gerar 11,1 volts e 2 células em paralelo para dobrar a capacidade para 4800 mAh. A bateria da câmera tem 2 células em série, então a capacidade é a mesma, mas a voltagem é dobrada.

Embora seja normal manter as células conectadas, convém separá-las para carregamento e análise. As células de lítio em pacotes de bateria são sempre conectadas por guias soldadas que conectam os terminais positivo e negativo e você precisa ter cuidado ao cortá-los. Use os cortadores laterais ou os cortadores nivelados para cortar cuidadosamente as abas entre as células e evitar curto-circuito nos terminais. Tenha cuidado para não danificar ou remover o envoltório protetor do lado de fora da célula, pois você também pode causar curto no corpo de metal ao cortar as abas. Não queremos baterias descarregadas. Use o alicate de bico fino para remover as abas, puxando-as para fora. Tome cuidado. As bordas cortadas das abas são muito afiadas!

Etapa 6: Operação de salvamento

Agora que você tem suas baterias, seu trabalho árduo valeu a pena? O problema com o resgate de baterias é que você não sabe se elas foram bem cuidadas ou sua idade. As baterias de íons de lítio são sensíveis a descarregamento excessivo ou insuficiente. Sempre que são descarregados muito profundamente e, em seguida, totalmente carregados, eles perdem capacidade. Você pode verificar a idade da bateria e medir a tensão (se possível) ou verificar os códigos de data na placa de circuito interna. Na maioria das vezes, essas baterias estarão descarregadas, e quero dizer, descarregadas. As células de íon de lítio não gostam de ser descarregadas abaixo de sua voltagem de sobre descarga, geralmente entre 2,5 e 2,75 volts, no máximo. Abaixo disso, a célula vai "hibernar" ou fica tão morta que não precisa mais carregar, e se você conseguir carregar nela, a capacidade será tão baixa que ficará inutilizável. Se você puder medir a bateria antes de desmontá-la (como a bateria da nossa câmera com terminais expostos), você está procurando 4,2 a 3 volts para uma única célula, então a bateria do nosso laptop totalmente carregada é de 12,6 volts e 9 volts descarregada. Eu o medi depois de dissecá-lo e ele estava quase morto de 5,6 volts, com cada célula lendo em torno de 1,8 volts.

A bateria da câmera está em muito melhor estado, com a embalagem mostrando 7,9 volts totalmente carregados e cada célula com 3,9 volts, mas não sabemos o quão saudáveis eles são, ou quanto de sua capacidade foi perdida ao longo dos anos.

Se a leitura de suas baterias for inferior a 2 volts, elas estão "esgotadas". Se eles lerem 0 volts, então eles entraram em uma espécie de estado de hibernação e provavelmente não vale a pena mantê-los, pois mesmo se você os reativar, eles terão sido danificados. Recicle-os adequadamente. Você pode resgatar as células de voltagem muito baixa, mas precisa de um carregador especial que pode 'reviver' baterias gastas ou usar algumas técnicas que podem trazê-las de volta à vida.

Etapa 7: Reavivamento

Você tem suas baterias, mas elas estão esgotadas. O que agora? Nem tudo está perdido porque você pode revivê-los. Se você tiver um carregador de equilíbrio projetado para carregar baterias LiPo, é provável que ele também revive suas células de íons de lítio. Ou, se você tiver um multicharger digital com a funcionalidade de 'reviver', isso também funcionará. Estou usando um clone chinês de um carregador SkyRC iMax B6 e um multicharger Zanflare C4. O Zanflare tem a capacidade de reviver baterias gastas e tem uma função de analisador, mas o iMax não.

Para usar o Zanflare, basta inserir as pilhas gastas e deixar o carregador fazer o trabalho. Sempre comece com a corrente de carga mais baixa possível. O Zanflare desce para 300 mAh, então tudo bem. Vai demorar um pouco, mas seja paciente. Deixe-os carregar totalmente e retire-os do carregador. Deixe-os passar a noite ou alguns dias e veja se perderam a carga. Se eles se descarregaram significativamente, jogue-os fora, mas se eles ainda estiverem segurando a carga, então é provável que você os tenha reanimado, mas o tempo dirá à medida que você os usa se você teve sucesso. Você também pode executar alguns ciclos de teste neles para ver quanta vida eles perderam, fazendo um ou dois ciclos de carga e descarga e verificar a capacidade. Você também pode medir a resistência interna da célula se o seu carregador tiver a função de analisador de célula, o que o Zanflare possui. Considere isso com cautela porque muitas variáveis afetam a resistência interna, mas geralmente um número em torno de 230 miliohms é um bom número.

Se você não tiver um Zanflare ou outro carregador / analisador com função de reviver, pode usar o carregador LiPo. Agora, como um recurso de segurança, a maioria desses carregadores não carrega uma célula na faixa de 2,6 a 2,5 volts, mas há uma solução alternativa. Apenas tenha cuidado! Carregar uma célula de íon de lítio como um NiMH fará com que coisas ruins aconteçam! Defina o carregador para o modo NiMH, onde você pode selecionar manualmente a corrente de carga. Defina a corrente para algo como 200 mA e comece a carregar. Monitore a tensão até que fique acima de 2,8 e interrompa o processo de carregamento. Defina o carregador para o modo LiPo / Li-on e carregue com uma corrente baixa, como 200 a 300 mA. Deixe-o funcionar até que esteja totalmente carregado. Em seguida, descarregue-o em uma configuração baixa, 500 mA. Deixe-o descarregar completamente e observe a capacidade carregada e a quantidade de capacidade descarregada. Carregue a célula novamente e observe a capacidade carregada e você deve ter uma linha de base de quanta vida a célula tem nela. Um número mais próximo da capacidade original é bom, mas se sua célula descarregar rapidamente, ficar quente ou quente e tiver baixa capacidade, é hora de reciclá-la. As células do laptop eram boas, com média em torno de 2.400 mAh, em função de sua capacidade original para todas as células. A bateria da câmera não funcionou muito bem. As células foram bastante degradadas e sua capacidade caiu para apenas 550 e 660 mAh totalmente carregadas, abaixo de sua nova capacidade de 1500 mAh. Mas faz sentido, uma vez que esta é a bateria original de 14 anos atrás! Provavelmente irei usá-los em outro projeto que não seja um dispositivo de alto consumo, porque essas células de 18.500 não são fáceis de encontrar.

Etapa 8: Considerações Finais

Espero que você tenha achado este instrutivo esclarecedor e informativo. Você deve saber o que procurar ao procurar baterias, como removê-las (com segurança!), Verificar e reativar as células de íon de lítio recuperadas. Colher essas baterias de dispositivos ou baterias pode ser divertido, desafiador e educacional ao mesmo tempo! Além disso, você economiza $$$. Você pode encontrar uma (s) célula (s) de íon-lítio usadas, mas ainda totalmente viáveis, por uma fração do custo da compra de uma nova.

Saúde!