Можно ли сделать своими руками аккумулятор 12 на вольт?

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

Аккумулятор 18650

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

Как заряжать литий ионный аккумулятор

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 сделать диммер для паяльника

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

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 В«купить собранную батареюВ»), 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).

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.

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 В«паленоеВ», 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.

Рассчитываем батарею

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 В«раскидатьВ» 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.

Соединение элементов

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.

Плата BMS

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.

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.

Ну и напоследок видео по этому вопросу.

135pogranecЭлектроникаДобавлено 5 комментариев В этой статье мастер-самодельщик проведет нас по всем этапам сборки батареи, от выбора материала до окончательной сборки. Радиоуправляемые игрушки, батареи ноутбуков, медицинские приборы, электровелосипеды и даже электромобили используют аккумуляторы в основе которых элемент питания 18650. Батарея 18650 (18*65 мм) — это размер литий-ионной батареи. Для сравнения обычные батарейки формата АА имею размер 14*50 мм. Конкретно эту сборку автор делал для замены свинцово-кислотного аккумулятора в изготовленной им ранее самоделки.Видео:Инструменты и материалы:-Аккумуляторы 18650;-BMS (Battery Management System);-Никилиевая полоса;-Индикатор уровня заряда батареи;-Выключатель;-Разъем;-Держатель аккумуляторной батареи 18650;-Винты 3M x 10 мм;-Аппарат точечной контактной сварки;-3D-принтер;-Стриппер (инструмент для снятия изоляции);-Фен;-Мультиметр;-Зарядное устройство для литий-ионных батарей;-Защитные очки;-Диэлектрические перчатки;Некоторые инструменты можно заменить на более доступные.Шаг первый: выбор аккумуляторовПервым делом нужно выбрать правильные аккумуляторы. На рынке представлены разные батареи от $ 1 до $ 10. По утверждению автора лучшие аккумуляторы фирм Panasonic , Samsung , Sanyo и LG. По цене они дороже других, но зарекомендовали себя хорошим качеством и характеристиками. Не советует автор покупать батареи с названиями Ultrafire, Surefire и Trustfire. Это батареи которые не прошли контроль качества на заводе и были куплены по бросовой цене и перепакованы под новым названием. Как правило в таких батареях отсутствует заявленная емкость и есть риск возгорания при заряде-разряде.Для своей самоделки мастер использовал аккумуляторы фирмы Panasonic емкостью 3400 мАч.Шаг второй: выбор никелевой полосыДля соединения аккумулятор нужны никелевые полосы. На рынке представлены два продукта: никелированные металлические и никелевые полосы. Автор советует использовать никелевые полосы. Они подороже, но имеют низкое сопротивление и значит меньше греются, что влияет на срок службы батарей.Шаг третий: точечная сварка или пайкаДля соединения батарей есть два способа пайка и точечная сварка. Лучший выбор точечная сварка. При точечной сварке батарея не перегревается. Но аппарат для сварки (такой, как у автора) стоит ок. 12 т.р. в зарубежном интернет-магазине и ок. 20 т.р. в российском интернет-магазине. Сам автор использует сварку, но подготовил несколько рекомендаций и для пайки. При пайке к минимуму сведите контакт паяльника с батареей. Лучше использовать мощный паяльник ( от 80 Вт) и быстро припаять, чем разогревать место припоя. Шаг четвертый: проверка батарейПеред соединением батарей нужно проверить отдельно каждую из них. Напряжение на батареях должно быть примерно одинаково. У новых качественных батарей напряжение составляет 3,5 В — 3,7 В. Такие батареи можно соединять, но лучше выравнять напряжение с помощью зарядного устройства. У бу батарей разница напряжений будет еще больше.Шаг пятый: расчет батарейДля проекта мастеру нужна батарея с напряжением 11,1 В и емкостью 17000 мАч. Емкость батареи 18650 составляет 3400 мАч. При параллельном соединении пяти аккумуляторов получаем емкость равную 17000 мАч. Обозначают такое соединение Р, в данном случае 5Р Одна батарея имеет напряжения 3,7 В. Что бы получить 11,1 В нужно соединить последовательно три батареи. Обозначение S, в данном случае 3S.Итак для получения нужных параметров нужно три секции, состоящих каждая из пяти параллельно соединенных аккумуляторов, соединить последовательно. Пакет 3S5P.Шаг шестой: сборка батареиДля сборки батареи мастер использует специальные пластиковые ячейки. Пластиковые ячейки обладают рядом преимуществ перед соединением их например, с помощью клеевого пистолета. 1.Легкая сборка любого количества.2. Между аккумуляторами остается пространство для вентилирования.3.Вибро и ударо прочность.Собирает две ячейки 3*5. Устанавливает, в ячейку, первый пакет аккумуляторов 5S плюсом в верх,следующие пять минусом вверх и последний пять аккумуляторов снова плюсом вверх (см. фото).Сверху устанавливает вторую ячейку.Шаг седьмой: сваркаОтрезает четыре никелевые полосы, для параллельного соединение, с запасом в 10 мм. Отрезает десять полосок для последовательного соединения. Укладывает длинную полоску на + контакты первой (при переворачивании она так и останется первой) параллельной ячейки 5Р. Приваривает полосу. Приваривает полоски одним концом к + третей ячейки другим к — второй. Приваривает длинную полосу к + третей ячейки (поверх пластинок). Переворачивает блок. Приваривает пластинки с обратной стороны учитывая, что теперь параллельно соединяем третью, а параллельно-последовательно первую и вторую секции (учитывая что ее перевернули).Шаг восьмой: BMS (Battery Management System)Сначала немного разберемся что такое BMS. BMS (Battery Management System) – это электронная плата, которая ставится на аккумуляторную батарею с целью контроля процесса её заряда/разряда, мониторинга состояния аккумулятора и его элементов, контроля температуры, количества циклов заряда/разряда, защиты составных аккумуляторной батареи. Система управления и балансировки обеспечивает индивидуальный контроль напряжения и сопротивления каждого элемента аккумулятора, распределяет токи между составными аккумуляторной батареи во время зарядного процесса, контролирует ток разряда, определяет потерю емкости от дисбаланса, гарантирует безопасное подключение/отключение нагрузки.На основе получаемых данных BMS выполняет балансировку заряда ячеек, защищает аккумулятор от короткого замыкания, перегрузки по току, перезаряда, переразряда (высокого и чрезмерно низкого напряжения каждой ячейки), перегрева и переохлаждения. Функциональность BMS позволяет не только улучшить режим эксплуатации аккумуляторных батарей, но и максимально увеличить срок их службы. Важными параметрами платы является количество ячеек в ряду, в данном случае 3S, и максимальный разрядный ток, в данном случае 25 А. Для данного проекта мастер использовал плату со следующими параметрами:Модель: HX-3S-FL25A-A Диапазон перенапряжения: 4,25 ~ 4,35 В ± 0,05 В Диапазон разрядного напряжения: 2,3 ~ 3,0 В ± 0,05 В Максимальный рабочий ток: 0 ~ 25 А Рабочая температура: -40 ℃ ~ + 50 ℃Припаивает плату к концам батареи согласно схеме.Шаг девятый: корпусКорпус мастер-самодельщик изготовил на 3D принтере. Шаг десятый: сборкаТеперь нужно установить индикатор заряда батареи, выключатель индикатора и разъем для подключения зарядки или нагрузки. Монтирует все согласно схеме (черный провод к Р- ,коричневый к Р+) и устанавливает в корпус.Прикручивает крышку.Для зарядки можно использовать адаптер 12,6 В 2А.Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь. Используемые источники:

• https://amperof.ru/sovety-elektrika/kak-sdelat-akkumulyator.html
• https://pikabu.ru/story/kak_sdelat_akkumulyator_iz_gotovyikh_yelementov_7121113
• https://usamodelkina.ru/9906-kak-sobrat-akkumulyatornuyu-batareyu-svoimi-rukami-tonkosti-i-sovety.html