Меню

Как сделать мощный аккумулятор своими руками

Как сделать аккумулятор из готовых элементов

Столкнулся я тут с проблемой, что нужно было подобрать аккумуляторную батарею для мощного светодиодного фонарика.

Предыдущая готовая аккумуляторная батарея с оранжево-желтого ресурса быстро погибла, причем проработала она совсем немного.

Покупать новую батарею у наших продавцов было просто разорением. Можно было бы отдать денежку за услугу сборки (читай как «купить собранную батарею»), но сколько я не искал готовую собранную батарею –то нужных характеристик нет, то используют самые дешевые и поганые элементы, которые дохнут за пару месяцев (а берут за них наши умельцы как за оригинальные элементы от Samsung).

Все мысли пришли к тому, что нужно сделать батарею самому. Благо навыки для этого есть.

Если вы уже собирали батарею самостоятельно, то смело закрывайте эту статью 🙂…Ничего нового вы тут уже не найдете. Но если делаете аккумулятор первый раз в жизни, то читайте дальше, информация обязательно пригодится.

Речь пойдет про Li-ion аккумуляторы. Правда используемая логика подойдет и при сборке батарей любой химии.

Как устроено большинство аккумуляторных батарей?

Все они состоят из элементов, которые объединены в ячейки, а ячейки собраны в готовую аккумуляторную систему.

Ячейка – это несколько параллельно соединенных элементов.

Для того, чтобы получить требуемые характеристики, нужно поиграть со смешанным соединением проводников (использовать параллельные и последовательные соединения) с целью получить нужные значения.

Элементы в данном случае (в случае li-ion аккумулятора) – это банки 18650. Каждая банка обладает характеристиками.

Она имеет ёмкость, допустимый ток разряда и вольтаж. Ёмкость и вольтаж элемента всегда указаны на самой банке (элементе). Но вот допустимые разрядные токи обычно не указаны и зависят от типа элемента. Обычно если изделие не совсем «паленое», эта информация есть в подробных характеристиках.

Если вы работаете с Li-ion аккумулятором, то допустимый разрядный ток – это два значения ёмкости элемента.

Лучше выдерживать примерно 1,7 от значения емкости. Например, если емкость одной банки составляет 1700 мАч, то разряжать её можно примерно на 2,9 А. Важно, чтобы именно такие разрядные токи приходились на один элемент. Правда существуют и элементы с высокими токами разряда, но это отдельная песня.

Параметр этот зависит от химии аккумулятора и если бы вы использовали кислотно-свинцовый аккумулятор, то там эти цифры значительно выше. У литий-железофосфатных тоже другое значение. Но вернемся к нашим баранам.

Вы уже узнали, что одна банка вашего аккумулятора имеет емкость пусть 1700 мАч и способна выдавать 3,7 В. Нужно понять, как объединить эти элементы в систему и сколько нужно элементов.

Количество элементов определяется исходя из необходимой мощности батареи и допустимых разрядных токов на один элемент.

Давайте разберем всё это на простом примере.

Предположим, что есть у нас некоторый мнимый потребитель, мощность которого составляет 100 Вт, а для работы ему нужно 24 Вольта. Эти характеристики обычно указаны на корпусе самого объекта, который нужно запитать.

Вспомним, что такое параллельное и последовательное соединения проводников. (Если забыли, то был у меня урок на этот счёт)

При параллельном соединении U = U1 = U2 и I = I1 + I2, а при последовательном всё наоборот.

Ещё нужно помнить формулу расчёта электрической мощности P = U*I.

Известно, что наш потребитель кушает 100 Вт и работает при 24 В.

1. Сила тока, которую нам нужно обеспечить в цепи составляет 100 Вт / 24 В = 4,2 Ампера (I = P/U). Дальше известно, что каждый элемент даёт нам по 3,7 В.

Чтобы выйти на нужные значения по напряжению, мы сначала должны «раскидать» 24 Вольта по элементам.

2. Очевидно, что элементы по 3,7 Вольта нужно соединять последовательно, чтобы выйти на суммарный показатель. Ведь при последовательном соединении напряжения складываются.

Соедини мы их параллельно, общее напряжение батареи составило бы всего 3,7 В. Этого недостаточно.

Сколько нужно раз взять по 3,7 В, чтобы получить 24 Вольта?

Разделим 24 В (рабочее напряжение нашего потребителя из примера, смотрим его на корпусе устройства)/ 3,7 В (напряжение нашего элемента).

Получили 6,5. Округлим до 7.

Итак, нужно соединить 7 элементов по 3,7 В последовательно, чтобы обеспечить вольтаж.

3. Теперь нужно «проверить емкость».

Известно, что каждый элемент может отдавать 1,7 А в течение одного часа.

Значит, в батарее с 7 последовательно соединенными элементами мы имеем силу тока 1,7 А. Ведь элементы соединены последовательно, а значит I=I1=I2.

Наш потребитель кушает 4,2 ампера в час (нашли значение в пункте 1).

Время работы имеющейся аккумуляторной системы сейчас составит 1,7 ампера/ 4,2 ампера = 0,4 часа. Маловато будет. Да и разрядный ток на один элемент сейчас составляет 2,47, что на 0,47 больше, чем две емкости одного элемента. Банки будут сами себя губить.

4. Добавим в нашу сборку дополнительно к каждому последовательно соединенному элементу по одному параллельному элементу.

Образуем бОльшую ячейку.

Что получаем? Напряжение на выходе ячейки постоянное, а вот емкость подрастает. Теперь каждая ячейка отдает вместо 1,7А*ч по 1,7 * 2 = 3,4 А*ч.

Проверим время работы такого аккумулятора с нашим стоваттным потребителем.

3,4 А / 4,2 А = 0,8 часа.

Уже интереснее. Проверим, не убьются ли элементы.

4,2 А разделим на 3,4 А = 1,23 А. Сравниваем с емкостью одного элемента – у нас 1,7 А*ч, а получили 1,23 А.

Замечательно. Элементы проживут долго, так как мы не вышли за границу 2С.

5. Остается подогнать значение под нужное время работы. Делается это также. Добавляем в каждую ячейку параллельную банку. Можно заложить в расчёт хоть 500 часов автономной работы 🙂 Только аккумулятор будет заряжаться 300 лет и весить 500 кг.

После расчёта батареи и приобретения всех нужных элементов, нужно собрать аккумулятор.

На производстве элементы Li-ion аккумулятора соединяются с помощью специальной никелевой ленты. Мы же обойдемся обычным паяльником :)…

Банки аккумулятора можно смело спаивать друг с другом, используя обычные соединительные провода. Очень важно не перегревать элементы при пайке. Для быстрого и качественного их соединения уместно использовать паяльный флюс для алюминия.

Бытует мнение, что паяные аккумуляторы долго не служат. Но на своем опыте могу подтвердить обратное. Главное следить за температурой при пайке и прикасаться к торцам аккумулятора на самое минимальное время.

Сами же банки можно соединить любым удобным способом. Китайцы любят, например, закатывать всё в термоусадку и заливать по уши термоклеем.

Все аккумуляторные батареи из Li-ion элементов имеют контроллер заряда-разряда. Он называется плата BMS (Battery Monitoring System).

Её нужно купить отдельно, ориентируясь на характеристики нашего потребителя и химию аккумуляторов. В характеристиках всегда указан информация о максимальном количестве ячеек, с которыми плата сможет работать, максимальных разрядных токах, предельной мощности и вольтаже системы.

Плата позволит управлять зарядом вашей аккумуляторной системы и контролировать её разряд.

Сажаем её на вход аккумулятора и на каждую ячейку вешаем балансиры (это устройство для равномерного заряда всех ячеек. Выходы на них отмечены на плате. Нужно просто соединить каждую ячейку проводом с платой BMS) .

Ещё бывают платы BMS, интегрированные прямо в элементы аккумулятора. Такие элементы называют защищенными. Если в элементе уже есть плата BMS, то «общая» плата не нужна. Важно, чтобы BMS была в каждом элементе.

Читайте также:  Аккумуляторная батарея для смартфонов blackview Blackview A30 совместимая Blackview A30 повышенной емкости

Заряжать полученную систему мы будем тем зарядником, который остался у нас от старого аккумулятора. Ну а если батарея новая, то проверьте мощность зарядника и допустимый ток заряда батареи. Напряжение выбираем по напряжению вашей батареи.

Таким образом, мы собрали аккумулятор из отличных элементов и сэкономили деньги. Помимо этого, наш аккумулятор гораздо лучше подходит под конкретные задачи. Надеюсь, статья будет полезна :).

Источник

Все для изготовления аккумулятора

Всегда можно получить постоянное напряжение для питания небольших электронных устройств, если знать, как сделать аккумулятор своими руками. Аккумуляторы отличаются от батареек обратимостью своих химических реакций. Это значит, что они не только вырабатывают электрический ток и со временем разряжаются, а также обладают способностью восстанавливаться. Для этого нужно выполнить заряд, пропуская через аккумулятор ток от внешнего источника.

Аккумулятор – химический источник постоянного тока

Как сделать аккумулятор своими руками

Химический источник тока (двухполюсник), способный после разряда восстанавливаться, можно выполнить своими руками. Любой химический источник тока, имеющий периодический режим работы (разряд – заряд), состоит из следующих основных элементов:

  • электроды: анод и катод;
  • электролит;
  • разделительные пластины (сепараторы);
  • корпус;
  • контактные клеммы (выводы).

В качестве анода и катода используются различные пары химических элементов. Анод имеет отрицательный заряд – восстановитель, катод положительный заряд – окислитель.

Оба электрода погружены в электролит. Это водные растворы солей и кислот, проводящие электричество. Когда происходит разряд аккумулятора (двухполюсника) на нагрузку, анод окисляется и вырабатывает электроны, которые через электролит движутся к катоду. На катоде происходит процесс восстановления окислителя.

Важно! При работе на нагрузку ток через двухполюсник течёт от минуса к плюсу, при зарядке от постороннего источника тока (ИТ) – от плюса к минусу.

Для создания одной банки простейшего аккумулятора из меди и цинка понадобятся следующие детали:

  • медная проволока длиной 100 мм;
  • оцинкованная пластина размерами 25 * 50 мм;
  • прокладка – вырезанная из москитной полиэтиленовой сетки полоска;
  • электролит – соляной раствор;
  • корпус из непрозрачного материала – герметичный стаканчик из-под кофе с крышкой.

Необходимо, чтобы ёмкость для аккумулятора была непрозрачной.

Сборка элемента производится в следующей последовательности:

  • медная проволока скручивается спиралью, для увеличения площади рабочей поверхности к верхнему концу припаивается отвод;
  • оцинкованная пластина также скручивается по окружности, к верхней части пластины припаивается отвод;
  • в крышке баночки делается два отверстия для выводов: в центре – для медной проволоки и ближе к краю – для вывода цинкового электрода;
  • медную спираль располагают по центру, вокруг неё размещают цинковую трубку, между ними вставляют изолирующую прокладку;
  • заливают электролит: солёную воду (1л воды на 5 ст. л. соли) или уксус 15%;
  • неплотно прикрывают крышку, предварительно продев в неё выводы.

К полученной банке подключают источник тока для зарядки самодельного аккумулятора. При этом нельзя плотно закрывать крышку. Или для выхода газов при заряде в ней проделывается множество мелких отверстий (кроме отверстий для выводов). У самодельного элемента плюс – на медном электроде, минус – на цинковом.

Внимание! Чем меньше расстояние между элементами меди и цинка, и чем больше площадь поверхности электродов, тем большее напряжение выдаст подобная аккумуляторная ячейка.

В идеале такой элемент вырабатывает 0,7 вольта. Недостаток такой АКБ заключается в высоком внутреннем сопротивлении и быстром саморазряде.

Как сделать мощный аккумулятор своими руками

Для того чтобы самодельный аккумулятор выдавал на выходе более 3,6 В постоянного тока, нужно собирать самодельные банки в последовательно соединённую батарею. Можно единичные элементы помещать в общий корпус.

Медно-цинковая самодельная батарея

Качественные системы зарядки Li-ion 18650

Литий-ионные источники электричества этого типа широко эксплуатируются с различными устройствами. Для их продолжительной работы необходима постоянная подзарядка. При заряде напряжение на элементе достигает значения 4,2 В, после чего снижается до 2-3 В. При глубоких разрядах (ниже 3 В) срок службы Li-ion 18650 значительно сокращается.

Система для зарядки Li-ion 18650

Важно! На долговечность влияет количество циклов «заряд-разряд». Это оптимальное число циклов, при которых ёмкость батареи при первом заряде (номинальная), отличается от текущей ёмкости после заряда не более, чем на 20%. Нормальным считается показатель – 350-500 циклов «заряд-разряд».

Существуют специальные зарядные устройства для подобных аккумуляторов, но их можно сделать самостоятельно, используя схему.

Схема самодельной зарядки для Li-ion 18650

Регулировка тока осуществляется подбором резистора R4 на первоначальное значение тока зарядки. Он зависит от емкости аккумулятора. Например, если ёмкость батареи 3000 мА/ч, то ток зарядки равен 2-3 А.

Заводские системы контроля заряда самостоятельно делают регулировку этого параметра в рамках всего времени заряда.

Самодельная батарейка из подручных средств

Как можно сделать аккумуляторы, используя электролит и электроды, рассмотрено выше. Теперь о том, как быстро собрать источник тока однократного действия. Батарейка – это гальванический источник электричества, который не имеет способности восстанавливаться.

Способ первый: батарейка из лимона

Мякоть лимона содержит лимонную кислоту, она послужит электролитом. В качестве электрода выступают оцинкованный гвоздик и отрезок медной проволоки. Они втыкаются в лимон на расстоянии 50-100 мм друг от друга. Реакция окисления запускает движение электрического тока.

Батарейка из лимона

Способ второй: банка с электролитом

Литровую стеклянную банку используют в качестве ёмкости. В качестве электродов берутся цинковая и медная пластины. К пластинам прикрепляются провода, сами они опускаются в банку с электролитом. Им служит 20% раствор серной кислоты. Также можно использовать хлористый аммоний (нашатырь). На 100 мл воды берут 50 г. порошка. Уровень электролита не достигает края банки на 15-20 мм.

Ёмкость с электролитом

Осторожно! Работа с серной кислотой при приготовлении электролита подразумевает добавление воды в кислоту, а не наоборот. При приготовлении раствора необходимо использовать стеклянную посуду и стеклянную или деревянную палочку для перемешивания.

Способ третий: медные монеты

Принцип использования медного катода и алюминиевого анода рассмотрен в этом способе. Процесс изготовления источника тока следующий:

  • по форме медных монет одного размера (медный пятак) вырезают кружочки из алюминиевой фольги и плотного картона (обложка старой книги);
  • монеты очищаются путём погружения в уксус, им же пропитываются и кружочки картона;
  • картон вставляется между монетой и кружком фольги, которые служат катодом и анодом.

Собранная таким образом батарея будет работать до тех пор, пока не высохнет электролит, пропитавший картонные кружки.

Батарейка из монет и алюминиевой фольги

Способ четвертый: батарейка в пивной банке

Сам корпус пивной банки (алюминиевый) служит анодом (минус), в качестве катода используют графит. При изготовлении выполняются следующие шаги:

  • удаляется верхняя часть банки;
  • пенопластовый кружок диаметром, равным внутреннему диаметру банки, и толщиной не менее 10 мм укладывается на дно банки;
  • в его центр вставляется графитовый стержень подходящего диаметра;
  • свободное пространство между ним и стенками банки заполняется угольной крошкой;
  • соляным раствором (5 ст. л. соли на 0,5 л воды) заполняется полученный элемент;
  • верхняя часть устройства заливается расплавленным парафином или стеарином (от свечи);
  • к стержню и корпусу банки с помощью зажимов «крокодил» присоединяются провода.

Батарейка в пивной банке

Способ пятый: батарейка из картошки

Это вариант использования химической реакции окисления между медными и оцинкованными полосками, в качестве электролита используется мякоть картофеля.

Внимание! Полученные напряжения таких источников настолько малы, что подобные конструкции могут служить лишь в качестве опытов для изучения происхождения электричества.

Читайте также:  Снижение затрат увеличение прибыли Преимущество сотрудничества с ОПТ АКБ

Батарейка из картошки

Способ шестой: графитовый стержень

Графитовый сердечник обматывается пористой фибровой салфеткой. Поверх него наматывается по спирали алюминиевая проволока. Вся конструкция опускается в подходящий по размеру стакан, заполненный «Белизной». Водный раствор хлорки служит электролитом.

Графитовый стержень как электрод батарейки

Несмотря на всё разнообразие способов и видов самодельных источников тока, все они работают, благодаря электролитическим процессам и химическим реакциям окисления. Правильно подобранные пары элементов для анода и катода, а также использование подходящего электролитического раствора дают реальные результаты. Можно сделать аккумулятор своими руками для питания гаджетов и малогабаритных устройств.

Видео

Источник



Производство литий ионных аккумуляторов

Литий ионные аккумуляторы – самые качественные и долговечные источники питания, которые идеально подходят для бытовой техники и цифровых устройств. Они дороже аналогичных изделий из кадмия и никеля, поэтому их производство – прибыльный бизнес. Но в данной отрасли предпринимательства много нюансов, которые необходимо учитывать.

Нужно ли разрешение на открытие бизнеса

Перед открытием бизнеса по производству литий ионных аккумуляторов, необходимо зарегистрироваться как объект предпринимательства. Легальное изготовление батарей стоит начать с выбора юридической формы компании. Для массового производства продукции лучше всего сразу зарегистрировать ООО. Если планируется работа с частными лицами, можно зарегистрироваться как ФЛП, так как данное оформление требует меньше усилий и времени. Независимо от формы регистрации, каждый предприниматель должен понимать, что доход возможен только в случае зарегистрированной деятельности, которая внесена в реестр плательщиков.

После регистрации юридического лица следует зарегистрировать налог на добавленную стоимость (НДС) и открыть банковский счет. Также должны быть оформлены необходимые документы о праве собственности на здание, в котором планируется производство литий ионных аккумуляторов с перечнем обязательных требований к нему.

Особенности производства

Технологии производства литий ионных аккумуляторов довольно существенно различаются, поскольку существуют батареи различных характеристик и форм-факторов. Для аккумуляторов всех форм-факторов существует алгоритм производства, включающий в себя следующие этапы:

  • Изготовление электродов.
  • Сборка электродов в аккумуляторы.
  • Установка защиты.
  • Упаковка в пластиковый корпус.
  • Заливка электролитом.
  • Герметизация.
  • Тестирование.
  • Зарядка.

Особенности производства связаны с применением высокоактивных химикатов, которые используются в литиевых ячейках. Катоды и аноды похожих форм производятся на таком же оборудовании, их нельзя смешивать во избежание разрушения батареи. Для производства анодов и катодов нужны разные помещения. Для современного производства литий ионных аккумуляторов нужны большие помещения и высокотехнологичное оборудование, которые можно импортировать из-за границы.

Производство литий ионных аккумуляторов

Требования к помещению

Такой многостадийный процесс, как производство батареек, требует тщательного контроля качества продукции и специального оборудования, которое требуется для изготовления аккумуляторов различных типов. Процесс производства таких изделий сопровождается выделением большого количества вредных веществ, поэтому важно, чтобы производственный цех находился в промышленной зоне. Аккумуляторное помещение обычно имеет пять зон:

  • Зарядная.
  • Агрегатная.
  • Ремонтная.
  • Щелочная.
  • Кислотная.

В ремонтном отсеке устанавливают подъемные механизмы с взрывозащищенным исполнением. В щелочном отделении осуществляют зарядку и хранение аккумуляторов, размещают шкафы с вытяжками. Комната с необходимой зарядной аппаратурой должна быть отделена от других помещений противопожарной стеной.

Общеобменная вентиляция и защита от взрыва – необходимость для всех зон с химически активным фоном. В случае отключения вентиляции должна быть предусмотрена автоматическая блокировка тока для зарядки аппаратуры. Для освещения применяются взрывозащищенные светильники и лампы.

Средства для пожаротушения должны быть установлены во всех функциональных пространствах цеха!

Материалы

Основы для производства анодов и катодов поставляются в виде черного порошка мелкой фракции. Частицы гладкой сферической формы имеют закругленные края. Здесь очень важно качество продукции, поскольку шелушащаяся поверхность и острые кромки особенно чувствительны к высокой электрической нагрузке. Для производства катодов применяют смесь кобальта и никеля, иногда в состав включается марганец.

Для призматических литий ионных аккумуляторов нужны прямоугольные электроды, укладываемые через сепаратор друг на друга. Для улучшения стабильности применяют электролитные добавки, которые предотвращают деградацию раствора. Состоят они из органических растворителей. Надежный электролит выдерживает высокие температуры и напряжение, обеспечивает подвижность ионов лития, что приводит к увеличению срока эксплуатации батареи.

Для сборки электродов необходим высококачественный фиберглассовый стеклопластик с возможностью приваривания токовывода, заливки электролитов и герметичного закрытия.

Технология изготовления

Сходные по форме аноды и катоды имеют различное содержание. Смешивать мелкие компоненты перед нанесением на аноды и катоды не допускается. Изготовление разнозаряженных лент для литий ионных аккумуляторов допускается только на отдельных производственных площадках. Технология изготовления батареи включает в себя четыре основных этапа:

  • Первый этап – активный слой подготавливается для нанесения на фольгу. Из состава делают однородную массу и нагревают ее в трубчатой печи. Сырье поступает на мельницу. Здесь слой перемалывается до состояния мелкодисперсных частиц и полной однородности. Сырье наносится на проводящие ленты и закрепляется в термопечах. Заготовку прокатывают прессом, после чего она направляется в цех сборки.
  • Второй этап – нарезка материалов на листы или ленты, сушка, сборка анодов и катодов в многослойные конструкции. Соединение анодных и катодных лепестков ультразвуковой сваркой, вывод контакта на токосъемник. Здесь аккумулятору придают нужную форму, и элемент проверяется на КЗ.
  • Третий этап – приваривание отрицательной клеммы и создание углубленного контура для последующего впаивания покрышки. Закачка порции электролитов в корпус в атмосфере инертного газа, установка, центровка и сваривание покрышки, обеспечение герметичности корпуса. Обертывание готового элемента термоусадочной пленкой. Проведение первичной зарядки литий ионного аккумулятора.
  • Четвертый этап – выполнение контроля качественных характеристик батареи, проверка емкости и замер сопротивления. Хранят батареи при оптимальной температуре 0-10 градусов.

Залог высокого качества производства литий ионных аккумуляторов – точный подбор электрохимических характеристик элементов и проведение пробных испытаний конечного продукта.

Оборудование

Такой сложный производственный процесс как изготовление аккумуляторных батарей требует соответствующего оборудования. Так, цех необходимо оборудовать следующей аппаратурой:

  • спектрометром-анализатором химического состава сырья;
  • электронными микроскопами с функцией сканирования;
  • калориметрами для определения тепловых свойств материалов и ячеек;
  • вибрационными столами и климатическими камерами для настройки производительности ячеек;
  • тестирующим оборудованием для определения срока службы батареи и циклов ее зарядки.

Сейчас подобное оборудование можно приобрести как от отечественных производителей, так и от импортных. Особенности аппаратуры могут отличаться в зависимости от типа изготовляемой продукции. Ориентировочная цена технологического оборудования для лаборатории составляет от 100 до 350 тысяч долларов США.

Производство литий ионных аккумуляторов

Сбыт продукции

Широкая область применения таких изделий как литий ионные аккумуляторы, предоставляет большие возможности для сбыта товара. Литий ионные батареи применяются в современных смартфонах и планшетах, электромобилях, гидроскутерах, ручных и садовых инструментах. Использование этого источника питания активно внедряется на рынке подъемного-транспортного оборудования. Поэтому при налаживании бизнеса предпринимателям не составит труда найти деловых партнеров для организации сбыта качественно изготовленных литий ионных аккумуляторов. При этом важно придерживаться баланса низкой себестоимости продукции и окончательной стоимости товара для привлечения потенциальных покупателей и обеспечения своего предприятия достаточным доходом для продолжения деятельности.

В целом, производство такой продукции как литий ионные аккумуляторы, является достаточно сложным делом с производственной и юридической точки зрения. Но, достигнув успеха в преодолении трудностей для открытия этого бизнеса, можно рассчитывать на стабильный доход и потребительский спрос на изготовляемые изделия.

Подписывайтесь на нас во Вконтакте и Яндекс Дзен.

Источник

Как сделать аккумулятор

Всегда можно получить постоянное напряжение для питания небольших электронных устройств, если знать, как сделать аккумулятор своими руками. Аккумуляторы отличаются от батареек обратимостью своих химических реакций. Это значит, что они не только вырабатывают электрический ток и со временем разряжаются, а также обладают способностью восстанавливаться. Для этого нужно выполнить заряд, пропуская через аккумулятор ток от внешнего источника.

Читайте также:  Простое тиристорное зарядное устройство для авто АКБ

Аккумулятор – химический источник постоянного тока

Как сделать аккумулятор своими руками

Химический источник тока (двухполюсник), способный после разряда восстанавливаться, можно выполнить своими руками. Любой химический источник тока, имеющий периодический режим работы (разряд – заряд), состоит из следующих основных элементов:

  • электроды: анод и катод;
  • электролит;
  • разделительные пластины (сепараторы);
  • корпус;
  • контактные клеммы (выводы).

В качестве анода и катода используются различные пары химических элементов. Анод имеет отрицательный заряд – восстановитель, катод положительный заряд – окислитель.

Оба электрода погружены в электролит. Это водные растворы солей и кислот, проводящие электричество. Когда происходит разряд аккумулятора (двухполюсника) на нагрузку, анод окисляется и вырабатывает электроны, которые через электролит движутся к катоду. На катоде происходит процесс восстановления окислителя.

Важно! При работе на нагрузку ток через двухполюсник течёт от минуса к плюсу, при зарядке от постороннего источника тока (ИТ) – от плюса к минусу.

Для создания одной банки простейшего аккумулятора из меди и цинка понадобятся следующие детали:

  • медная проволока длиной 100 мм;
  • оцинкованная пластина размерами 25 * 50 мм;
  • прокладка – вырезанная из москитной полиэтиленовой сетки полоска;
  • электролит – соляной раствор;
  • корпус из непрозрачного материала – герметичный стаканчик из-под кофе с крышкой.

Необходимо, чтобы ёмкость для аккумулятора была непрозрачной.

Сборка элемента производится в следующей последовательности:

  • медная проволока скручивается спиралью, для увеличения площади рабочей поверхности к верхнему концу припаивается отвод;
  • оцинкованная пластина также скручивается по окружности, к верхней части пластины припаивается отвод;
  • в крышке баночки делается два отверстия для выводов: в центре – для медной проволоки и ближе к краю – для вывода цинкового электрода;
  • медную спираль располагают по центру, вокруг неё размещают цинковую трубку, между ними вставляют изолирующую прокладку;
  • заливают электролит: солёную воду (1л воды на 5 ст. л. соли) или уксус 15%;
  • неплотно прикрывают крышку, предварительно продев в неё выводы.

К полученной банке подключают источник тока для зарядки самодельного аккумулятора. При этом нельзя плотно закрывать крышку. Или для выхода газов при заряде в ней проделывается множество мелких отверстий (кроме отверстий для выводов). У самодельного элемента плюс – на медном электроде, минус – на цинковом.

Внимание! Чем меньше расстояние между элементами меди и цинка, и чем больше площадь поверхности электродов, тем большее напряжение выдаст подобная аккумуляторная ячейка.

В идеале такой элемент вырабатывает 0,7 вольта. Недостаток такой АКБ заключается в высоком внутреннем сопротивлении и быстром саморазряде.

Как сделать мощный аккумулятор своими руками

Для того чтобы самодельный аккумулятор выдавал на выходе более 3,6 В постоянного тока, нужно собирать самодельные банки в последовательно соединённую батарею. Можно единичные элементы помещать в общий корпус.

Медно-цинковая самодельная батарея

Качественные системы зарядки Li-ion 18650

Литий-ионные источники электричества этого типа широко эксплуатируются с различными устройствами. Для их продолжительной работы необходима постоянная подзарядка. При заряде напряжение на элементе достигает значения 4,2 В, после чего снижается до 2-3 В. При глубоких разрядах (ниже 3 В) срок службы Li-ion 18650 значительно сокращается.

Система для зарядки Li-ion 18650

Важно! На долговечность влияет количество циклов «заряд-разряд». Это оптимальное число циклов, при которых ёмкость батареи при первом заряде (номинальная), отличается от текущей ёмкости после заряда не более, чем на 20%. Нормальным считается показатель – 350-500 циклов «заряд-разряд».

Существуют специальные зарядные устройства для подобных аккумуляторов, но их можно сделать самостоятельно, используя схему.

Схема самодельной зарядки для Li-ion 18650

Регулировка тока осуществляется подбором резистора R4 на первоначальное значение тока зарядки. Он зависит от емкости аккумулятора. Например, если ёмкость батареи 3000 мА/ч, то ток зарядки равен 2-3 А.

Заводские системы контроля заряда самостоятельно делают регулировку этого параметра в рамках всего времени заряда.

Самодельная батарейка из подручных средств

Как можно сделать аккумуляторы, используя электролит и электроды, рассмотрено выше. Теперь о том, как быстро собрать источник тока однократного действия. Батарейка – это гальванический источник электричества, который не имеет способности восстанавливаться.

Способ первый: батарейка из лимона

Мякоть лимона содержит лимонную кислоту, она послужит электролитом. В качестве электрода выступают оцинкованный гвоздик и отрезок медной проволоки. Они втыкаются в лимон на расстоянии 50-100 мм друг от друга. Реакция окисления запускает движение электрического тока.

Батарейка из лимона

Способ второй: банка с электролитом

Литровую стеклянную банку используют в качестве ёмкости. В качестве электродов берутся цинковая и медная пластины. К пластинам прикрепляются провода, сами они опускаются в банку с электролитом. Им служит 20% раствор серной кислоты. Также можно использовать хлористый аммоний (нашатырь). На 100 мл воды берут 50 г. порошка. Уровень электролита не достигает края банки на 15-20 мм.

Ёмкость с электролитом

Осторожно! Работа с серной кислотой при приготовлении электролита подразумевает добавление воды в кислоту, а не наоборот. При приготовлении раствора необходимо использовать стеклянную посуду и стеклянную или деревянную палочку для перемешивания.

Способ третий: медные монеты

Принцип использования медного катода и алюминиевого анода рассмотрен в этом способе. Процесс изготовления источника тока следующий:

  • по форме медных монет одного размера (медный пятак) вырезают кружочки из алюминиевой фольги и плотного картона (обложка старой книги);
  • монеты очищаются путём погружения в уксус, им же пропитываются и кружочки картона;
  • картон вставляется между монетой и кружком фольги, которые служат катодом и анодом.

Собранная таким образом батарея будет работать до тех пор, пока не высохнет электролит, пропитавший картонные кружки.

Батарейка из монет и алюминиевой фольги

Способ четвертый: батарейка в пивной банке

Сам корпус пивной банки (алюминиевый) служит анодом (минус), в качестве катода используют графит. При изготовлении выполняются следующие шаги:

  • удаляется верхняя часть банки;
  • пенопластовый кружок диаметром, равным внутреннему диаметру банки, и толщиной не менее 10 мм укладывается на дно банки;
  • в его центр вставляется графитовый стержень подходящего диаметра;
  • свободное пространство между ним и стенками банки заполняется угольной крошкой;
  • соляным раствором (5 ст. л. соли на 0,5 л воды) заполняется полученный элемент;
  • верхняя часть устройства заливается расплавленным парафином или стеарином (от свечи);
  • к стержню и корпусу банки с помощью зажимов «крокодил» присоединяются провода.

Батарейка в пивной банке

Способ пятый: батарейка из картошки

Это вариант использования химической реакции окисления между медными и оцинкованными полосками, в качестве электролита используется мякоть картофеля.

Внимание! Полученные напряжения таких источников настолько малы, что подобные конструкции могут служить лишь в качестве опытов для изучения происхождения электричества.

Батарейка из картошки

Способ шестой: графитовый стержень

Графитовый сердечник обматывается пористой фибровой салфеткой. Поверх него наматывается по спирали алюминиевая проволока. Вся конструкция опускается в подходящий по размеру стакан, заполненный «Белизной». Водный раствор хлорки служит электролитом.

Графитовый стержень как электрод батарейки

Несмотря на всё разнообразие способов и видов самодельных источников тока, все они работают, благодаря электролитическим процессам и химическим реакциям окисления. Правильно подобранные пары элементов для анода и катода, а также использование подходящего электролитического раствора дают реальные результаты. Можно сделать аккумулятор своими руками для питания гаджетов и малогабаритных устройств.

Видео

Источник