Cборка аккумуляторной батареи из LiPo элементов 21700

Введение

Сборка аккумуляторного блока из цилиндрических литий-ионных элементов требует внимания к деталям для обеспечения безопасности и долговечности. Готовые батареи часто дороги, в то время как самостоятельная сборка позволяет сократить затраты. Данное руководство описывает рекомендуемый процесс сборки.

Шаг 1: Принципиальное решение – использование контактной сварки

Для соединения элементов настоятельно рекомендуется использовать контактную сварку, а не пайку.

• Причина: Высокая температура паяльника может повредить внутреннюю структуру элемента, что приводит к снижению его надежности и срока службы. Данная практика является стандартом для профессиональных сборщиков аккумуляторов.

Шаг 2: Выбор оборудования – сварочный аппарат

Для качественной сборки необходим мощный сварочный аппарат. Маломощные модели могут создавать ненадежные соединения.

Рекомендуется использовать аппараты с достаточным запасом мощности. Хорошим, но очень дорогим вариантом является аппарат kWeld. Выбирайте другой, с похожими характеристиками.

• Преимущества: Высокая мощность (до 500 Джоулей), возможность работы от силовой LiPo батареи.
• Процесс: Мощность около 30-35 Джоулей обеспечивает прочные сварные точки на никелевых лентах.

Шаг 3: Подготовка элементов и корпуса

Для примера собирается батарея конфигурации 4S1P из элементов 21700 (4900mAh).

• Крепление элементов: Элементы фиксируются в напечатанном на 3D-принтере держателе. Это обеспечивает лучшую механическую стабильность по сравнению со склеиванием.

• Амортизация: Для дополнительной прочности и амортизации между элементами и держателем можно проложить пенопластовую ленту.

• Изоляция: На положительный полюс каждого элемента необходимо наклеить фиш-папер (fish paper) – специальный изоляционный материал, предотвращающий протирание изоляции и короткое замыкание.

Шаг 4: Подготовка соединительных шин и проводов

Пайку проводов к никелевым лентам необходимо производить ДО их приваривания к элементам.

1. Выбираем балансировочный провод для сборки 4S аккумулятора.

2. Никелевые полосы отрезаем нужной длины.

2. К полосам заранее припаиваем балансировочный провод и силовые провода с разъемом (например, XT60).
3. Провода балансира соединяющие аккумуляторы (+ с -) припаиваем к середине полос, а крайние провода соединяющие аккумулятор с разъемами – к краям полос.

4. Важно заранее продумать расположение и длину проводов.

Шаг 5: Процесс контактной сварки

1. Установив на аппарате рекомендуемую мощность, подготовленные никелевые полосы с проводами привариваем к элементам.
2. Сначала приваривается полоса с центральными балансировочными проводами.

3. Затем привариваются крайние полосы к положительному и отрицательному выводам. Далее крайние полосы загибаются для удобства монтажа.

4. После каждого этапа прочность сварки проверяется.

Шаг 6: Проверка и изоляция

• Проверка: После сборки электрической цепи необходимо подключить балансировочный провод к вольтметру. Прибор должен показать корректное напряжение для всех четырех элементов без ошибок, что подтвердит правильность соединений.

• Изоляция:
  1. Провода аккуратно стягиваются кабельными стяжками.
  2. Верхняя и нижняя часть батареи с контактами тщательно обматываются каптоновой лентой (Kapton tape) для обеспечения электроизоляции.
  3. Для дополнительной фиксации можно обмотать лентой весь корпус

Шаг 7: Финальная сборка и защита

1. Проверяем напряжение сборки тестором

2. После проверки полярности и напряжения вся конструкция помещается в термоусадочную трубку из ПВХ.
3. Разъемы аккуратно выводятся через специальное отверстие в трубке.
4. Трубка усаживается с помощью термофена.
5. Для амортизации на торцы блока можно наклеить демпфирующий материал.