电子/居家DIY(16):锂电池大功率放电器

王志勇 发表于 2020年04月28日 11:45

这个放电器终于做出来了,之前改了好几次方案。这个最终的成品方案,原理很简单,6并电池盒+2A或7.5A保护板+3Ω~7.5Ω水泥电阻(放电)。大约有10个工序,单个完成需要2.5~3.5小时的手工时间,做了3个。

所需材料:6个18650带针电池盒,1mm厚的PP板(非常重要,用于连接电池盒,做成支架),3.5mm*1.35mm的DC母头2个,线夹(鳄鱼夹)红黑各一个,2A或7.5A保护板一个,如上图和下图所示。

所需工具:电烙铁、热熔胶枪。

PP板是制作各种支架、外壳的利器。PP板,就是像学生考试用的那种衬板,材料一样,但是PP板有更厚的规格。
我在几年前买的,2米×1米×1mm这样一大张,够用5年了,当时28元+6元邮费,现在涨到30+6。
各种制作我都离不开PP板了。

如上图的PP板,电池盒侧面的尺寸为20mm×21mm,电池盒之间让它相距3mm,所以要剪成(20+3)×5+20=135mm,高度为22mm,即13.5cm×2.2cm的PP板。

然后,在PP板上精确标出电池盒的位置,这是一个重要操作。

背面接线图,所有电池盒都并联。输出为3组(3处),这3处并联输出,一个是线夹,另外2个是DC母头。这2个DC母头是预留接口,一个用于电压表,可监测电压,免得总是要用万用表测量,另一个接口预留输出。如下图:

如上图中,我忘了在图中标示,成品背面的左右两边,都是5mm*5mm的木条,长65mm,为了将背面支撑起来,以免损坏电路。

为什么DC母头一定要用3.5mm*1.35mm,而不用路由器那样的5.5mm×2.1mm呢?这是为了防止万一插错

如上图,是前几天刚买的内阻测试仪。这个很便宜,几十元。真的是良心卖家!因为现在的专业内阻测试仪,最便宜的一个都要199元。

这个内阻测试仪,测得的内阻,和几百元的仪器值不一样。但是,能让我对比电池的一致性,已经足够了。(2020-05-21 10:11更新,注:这个内阻测试仪,测得的内阻几乎没有任何参考价值,并不是真正意义上的内阻,而是通过某种算法得到的一个值,会随着电压的降低,这个值迅速变大。所以上图中的这个测试仪已经吃灰了,浪费了48元。
前几天入手了知名的内阻测试仪,YR1030+,真的能测内阻。)

组装大容量锂电池,必须有一台内阻测试仪,用于分容。

上图中,内阻测试仪左边紧贴着,有一个白色的,忘标示了,是7.5Ω水泥电阻。规格为5W 7.5Ω,这种大约3.3元10个包邮,大家可以选用这种5W 7.5Ω的,是非常好的参考标准!!!

而后面提到的2.5Ω、3Ω,不用于内阻测试,而是用于加快放电。

如上图,是2017年买的锂电池容量测试仪,20多元。

当初,我还真的用这个仪器测试锂电池的容量。后来,根据经验,只要把锂电池充满电,接上7.5Ω的水泥电阻(常接上),按OK,立刻查看此时的电流和降压。性能较好的波士顿,此时电流为0.555A~0.563A,电压降为4.18V~4.22V。

如果一节波士顿电池充满电后,此时测试立刻降压到3.87V,那么容量只剩不到一半,接近报废,只能用于MP3的小功率设备。

以前是用这个方法来查看锂电池性能、分容。

内阻测试仪会更加精确!

如何放电?
波士顿电池点焊之前,最好放电至3.6V或3.7V,否则如果满电点焊,一旦发生短路,是很危险的。如何将每节电池精确地放电至3.6V呢?

1. 先用图1的6并放电器,接上3Ω的水泥电阻,或者相当于2.5个7.5Ω的水泥电阻并联,功率大约在5W~5.8W,6节波士顿电池并联需放电90瓦时,约12~16小时后放电至3.7~3.8V。

2. 然后使用最后一图的容量测试仪,把截止电压调到3.6V,用3Ω的水泥电阻继续放电。放电到3.6V时,会自动停止放电。

这样,在点焊之前,所有的电池都统一为3.6V,有利于初次并联。因为如果并联时两节电池的电压相差过大,会有很大的充电电流。比如波士顿电池,实测短路时的电流能达到12A。1节满电的波士顿电池,和1节3.5V的电池,并联时的充放电应该会达到5A~8A以上,相当于2C放电、2C充电。

7.5Ω的水泥电阻,功率约2W~2.3W。
2.5Ω的水泥电阻,功率约6W~6.3W,相当于3个7.5Ω的并联。
3Ω的水泥电阻,功率约5W~5.8W。

附1:之前的不理想方案
因为放电并不是很经常,30节波士顿电池放电,大约浪费0.5度电。干脆就用6并+水泥电阻的方法吧,用电器来放电,方案较复杂。

单节2000mAh以上容量电池的话,可用路由器来放电,如本系列的“DIY(14)”。

单节600mAh以下容量的电池,可用100Ω的水泥电阻,功率约0.176W。

最初我设计为4串+降压板转12V,用14W的LED吸顶灯放电,没接保护板,放电了约70节电池。这个方案也很好,不浪费电。但是,必须接4串保护板,否则一些旧电池因为内阻不一致,极容易造成单节过放。

附2:本文成品的方便之处
本文成品虽然制作需要几个小时,但是如果没有这个成品,是非常麻烦的。这个成品,实质也是一个支架。如果没有这个成品,也能用电池盒、线夹来连接。

线夹我做了几十条,用于平时的各种测试。但是如果每次要实现这个成品的功能,都用线夹,可行而知需要多少个线夹,那个凌乱的场面,满地都是线……

除此之外,线夹有时候会夹错,另外用线夹连线的时候是很费时间的。

有了成品、或支架可以减少很多麻烦。

附3:为什么要一次做3个呢?
本来2个就差不多够了。因为批量做会比单独做一个快一些,单独做一个实在是需要很强的执行力。批量做,趁热打铁,有了做第1个的动力,马上就能做第2个。

不要小看这个小小的手工,做的时候也可费脑筋呢,制作当中会有很多小的问题。

做第1个的时候,费脑筋。第2个、第3个基本不用思考,直接复制,所以会快很多。

附4:为什么图4要用2种18650电池盒?
图4的内阻测试仪,可用3.3V~12V供电。原计划也可用5V的AC-DC供电,但是稍有点麻烦。干脆改成18650供电,实测3.87V、4.2V、5V供电,被测电池的内阻都完全一样。

图4用2种18650电池盒,市面上的18650电池盒就是这2种。图4,左面电池盒是带针的,这个之前已经给大家分享过很多很多次,我家里有100个这种电池盒,2017年买的,当时计划一节电池就要一个电池盒。(我女儿会说,爸爸的这种电池盒太常见了,哈哈!)
右面电池盒,今天是第一次发图,是带线的。

带针18650电池盒优点:支持大功率,可完美连接波士顿锂电池(用它连接波士顿锂电池,是本人在2017年自创的应用,因为当时寻遍了所有的波士顿电池盒,波士顿电池盒市面上没有卖,只能用18650电池盒代替);缺点,如果用于18650电池,频繁取下来,会把正极的热缩管弄断,但是不会把波士顿电池的热缩管弄断,您说这是不是巧合?

带线18650电池盒优缺点,和上述刚好相反。因为带线18650电池盒较窄,18650电池刚好放得进去,波士顿电池放不进去。

电池盒总结:
1. 波士顿锂电池:必须用带针18650电池盒。
2. 18650电池:可用带针、或带线的18650电池盒。
如果是小功率、并联需要频繁把电池取下来,18650电池要用带线的电池盒。

关于18650电池盒的选择,有必要单独开一篇博文,因为这很重要。

7条评论:
1   自由勇 2020-04-28 12:10
本文在发布之后,会修改20多遍。
2   朱锦明 2020-04-28 13:39
勇哥,你现在的容间转到阿里云的吗?!

自由勇 2020-04-28 14:48
现在用的是Virmach的VPS。

3   自由勇 2020-04-28 17:46
已经开始上机放电,运转良好。
本来标题是命名为“放电器”,为了避免和“电器”混淆,所以命名为“放电仪”。

自由勇 2020-04-29 13:48
标题又改回来了,改成“放电器”,放电器更顺口一点。“充电器”后2个字也是“电器”。

有充电器,就有放电器,挺对称。

4   张波博客 2020-04-29 08:52
放电?干什么用的?

自由勇 2020-04-29 08:59
正好写在了前一博文:

为什么锂电池需要放电呢?
一是因为波士顿锂电池容量巨大,点焊前最好放电至3.6V、或3.7V(约放掉80%的电量),否则一旦短路,是十分危险的;二是一些暂时用不到的锂电池,需要放电至3.7V~3.8V,有利于长期保存,因为满电长期保存很可能会让容量有大的衰减。

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