Lithium

Im ersten Artikel habe ich Ihnen einen Überblick über Lithium-Ionen-Batterien und -Zellen als Bausteine ​​für unsere Projekte gegeben und beschrieben, wie Hacker mit ihren Lithium-Ionen-Zellen umgehen sollten. Was aber, wenn Sie noch keine LiIon-Zellen haben? Woher bekommen Sie LiIon-Zellen für Ihr Projekt?

Das Zerlegen von Laptop-Akkus, sei es der normale 18650 oder der moderne Beutelzellen-Akku, bleibt ein guter Weg – viele Hacker gehen diesen Weg und das Thema wird von einer Reihe von Leuten ausführlich behandelt. Allerdings passt eine 18650-Zelle von der Größe her möglicherweise nicht zu Ihrem Projekt, und dünne Batterien haben den Markt noch nicht ganz überschwemmt. Sehen wir uns an, welche Möglichkeiten Sie über Laptops hinaus haben.

Die erste unterschätzte Quelle für LiIon-Zellen, insbesondere Pouch-Zellen, sind Smartphone-Akkus. Natürlich haben wir alle erlebt, dass der Akku eines Telefons früher leer war als das Telefon selbst, und bei vielen modernen Telefonen ist die Zelle eingeklebt und lässt sich schwerer herausziehen. Allerdings lohnt sich der Kauf von Smartphone-Akkus in den Geschäften vor Ort immer noch, wenn Sie eine kleine Zelle für die Stromversorgung Ihres Geräts benötigen.

Beispielsweise werden von Herstellern wie Nokia immer noch vom Benutzer austauschbare Akkus für Nummernblock-Telefone hergestellt und verkauft, deren Zellen typischerweise etwa 1000 mAh haben, mehr als genug für ein kleines ESP32- oder Pi Pico-Projekt, das viel Zeit im Schlaf verbringt. Wenn Sie Ihr Gerät für andere wiederholbar machen und die Batteriebeschaffung vereinfachen möchten, vielleicht die Versandbeschränkungen für LiIon umgehen möchten, oder wenn Sie ein Garagen-Startup sind, das unbedingt eine kleine Prototypenserie auf den Markt bringen möchte, sind Smartphone-Batterien eine gute Wahl Wette.

Darüber hinaus hindert Sie nichts daran, die gleichen Kontakte wie bei Telefonen auf Ihrer Platine anzubringen. Sie können diese Kontakte von Online-Reparaturwerkstätten, LCSC, Aliexpress und wahrscheinlich mehr beziehen. Mit einer Smartphone-Zelle erhalten Sie eine Schutzschaltung, normalerweise einen eingebauten Thermistor und oft eine Eindraht- oder I2C-Tankanzeige. Am wichtigsten ist, dass Sie eine Batterie mit einer aktiven Lieferkette erhalten, was bedeutet, dass Sie sie mechanisch und elektrisch in Ihr Projekt integrieren können und keine Angst vor einer Neukonstruktion haben müssen, wenn einige Monate später plötzlich alle lokalen Lagerbestände einer ganz bestimmten Zelle aufgebraucht sind. Eine kleine Sache, die Sie beachten sollten: Ältere Nokia-Akkus haben zwar einen dritten Pin, aber es handelt sich nicht um einen Thermistor-Pin, sondern um einen Festwert-Widerstand zur Zellidentifizierung.

Wir haben dies bei iPhone-Akkus gesehen, und wir haben auch Dinge wie provisorische Stiftleisten-basierte Halterungen für Smartphone-Zellen gesehen. Ich bin zum ersten Mal darauf gestoßen, als ich Bilder eines chinesischen Radios sah, das Batterien im Nokia-Format verwendet, und seitdem entwerfe ich daraus kleine Dinge. Sie müssen nicht nach „echten“ Zellen suchen. Zellen von Drittanbietern mit guten Bewertungen sind eine gute Quelle und bieten in der Regel ein höheres Preis-Leistungs-Verhältnis, aber Zellen der unteren Preisklasse werden wahrscheinlich enttäuschen.

Das Dampfen hat dazu beigetragen, LiIon-Zellen etwas zugänglicher zu machen. Zunächst einmal versorgen uns Einweg-Vaporizer mit kleinen Zellen, die gut wiederverwendbar sind – denken Sie daran, einen Schutz zu verwenden. Allerdings sind auch E-Zigarettenläden eine gute Quelle für hochstromfähige 18650-Zellen, und wenn Sie als Bastler ein Gerät mit einem 18650-Halter entwickeln, müssen Sie sich keine Sorgen machen, dass Beschränkungen beim Batterieversand zu Unrecht Auswirkungen auf kleine Zellen haben könnten. Skalenhersteller, wenn Sie Ihren Empfänger bitten können, in einen Vape-Shop zu gehen und für einen bescheidenen Aufschlag einen 18650 zu kaufen.

Es gibt auch Fachgeschäfte, die LiIon-Zellen und -Batterien, 18650 und Beutel gleichermaßen, zu guten Preisen und mit kostengünstigem Versand auf dem Landweg verkaufen. Quads und andere ferngesteuerte Fahrzeuge fressen sie auf, daher hat ein Shop wie Hobby King oft gute Angebote. In Europa ist Nkon eine der Anlaufstellen, und ich hatte großen Erfolg damit, von dort 3,5-Ah-Zellen zu bekommen, und zwar zu Preisen, die mit den gefälschten „6,5-Ah-Zellen“-Angeboten von Aliexpress vergleichbar sind. Apropos: Ich kann Aliexpress nicht empfehlen – bis heute scheinen sie beim Luftpostversand von Zellen auf Tricks zurückgreifen zu müssen, die bei der Zollkontrolle manchmal immer noch wahllos beschlagnahmt werden, und Zellen von minderwertiger Qualität haben einen nicht zu vernachlässigenden Effekt Marktanteil dort.

Wenn Sie einige Zellen erhalten haben, wie schließen Sie sie an Ihren Stromkreis an? Wenn es sich um 18650er-Jahre handelt, ist es gut, einen Halter zu haben – Thingiverse hat keinen Mangel an druckbaren Haltern und kommerziell hergestellte Halter sind in der Regel weniger frustrierend in der Verwendung. Blattkontakthalter sind besser als federbasierte, wenn es um Anwendungen mit höherem Strom geht; Andernfalls werden Sie möglicherweise nie einen Unterschied bemerken. Wenn Sie zur Not vier Scheibenmagnete haben, können Sie zwei Drähte zwischen zwei Magneten klemmen und sie als Halterung an Ihren 18650 befestigen – das habe ich einmal für einen Hackathon gemacht, als wir dringend einen Raspberry Pi 3 im Inneren mit Strom versorgen mussten ein tragbares Gerät und es gab keine passende Powerbank.

Wenn bei einer Pouch-Zelle Drähte vorhanden sind, die in einem Stecker enden, ist es gut, eine Steckdose dafür zu haben – entlöten Sie sie bei Bedarf vom Originalgerät. Andernfalls können Sie einen Stecker aus Stiftleisten zusammenstellen, auch wenn dieser nicht polarisiert ist – Sie sollten dann Ihren eigenen Polaritätsmechanismus, z. B. Farbcodierung, hinzufügen. Denken Sie daran: Buchsenstecker an der Stromquelle, Steckerstecker am Stromeingang – ein Kurzschluss der Batterie ist schlimmer als ein versehentlicher Kurzschluss eines nicht angeschlossenen Stromeingangs.

Wenn Ihre Pouch-Zelle keinen Anschluss, sondern nur Laschen hat, sollten Sie an diese Laschen löten. Es empfiehlt sich jedoch, vor dem Löten eine Krokodilklemme zwischen Lötpunkt und Batterie zu klemmen, um die Wärme abzuleiten. Diese Laschen sind direkt mit den Polymerschichten im Inneren der Zelle verbunden, und eine Überhitzung kann die Lebensdauer der Batterie verkürzen.

Sie sollten außerdem sicherstellen, dass die Pouch-Zellen nicht durchstochen oder gequetscht werden können und dass dies auch nicht passiert, wenn die Zelle anfängt, sich aufzublähen. Das bedeutet zunächst einmal, dass Sie es nicht auf die Unterseite Ihres Boards kleben, wenn an dieser Seite auch Durchgangslochstifte herausragen. Ein 3D-gedruckter Halter, bei dem mindestens eine Wand biegsam und dünn (wenn nicht offen) ist, wird hilfreich sein – und sicherstellen, dass die Zelle nicht in dem nicht unwahrscheinlichen Fall, dass sie dies beschließt, in diesem Halter stecken bleibt Aufblasen. Smartphone-Akkus der austauschbaren Art sind in der Regel etwas robuster, Sie würden aber dennoch von einem zusätzlichen mechanischen Schutz profitieren.

Ein guter Anschluss für LiIon-Pouch-Zellen ist ein zweipoliger JST-PH – es ist derjenige, den Sie am häufigsten auf zufälligen Platinen in freier Wildbahn sehen werden, und daher ist es sinnvoll, sich mit Anschlüssen und Kabeln einzudecken. Wenn es um leiterplattenseitige Anschlüsse geht, sollten Sie sich für die SMD-Version entscheiden. Die JST-Teilenummer ist S2B-PH-SM4-TB und Alternativen können mit „1x2P PH 2mm“ gesucht werden. Bedauerlicherweise ist die Durchsteckversion dieses Steckverbinders dürftig und es fehlen Gehäusebefestigungsstifte – die Metallstifte brechen relativ schnell ab, wohingegen die SMD-Version recht robust ist und auf der Platine bleibt.

Wenn Sie anfangen, Ihre Projekte mit Batteriestrom auszustatten, wird es sehr hilfreich sein, wenn Sie sich im Voraus mit einigen JST-PH-Leitungen eindecken, von Orten wie Adafruit, Aliexpress oder anderen Geschäften – ich habe eine 50er-Packung von der Lilygo-Shop. Das Crimpen eigener Drähte ist zwar technisch möglich, kann aber dazu führen, dass sich die Drähte leicht aus der Crimpstelle lösen, was sehr schmerzhaft ist und oft im ungünstigsten Moment passiert. Wir haben das Thema Crimpen ausführlich behandelt; Das Wesentliche ist: Wenn Sie keinen Zugang zu einem geeigneten Crimpwerkzeug haben, ist es viel besser, einen Strauß vorgecrimpter Drähte zu kaufen. Wenn Sie einen JST-PH-Stecker abziehen, fassen Sie ihn am besten mit einem Flachschneider oder einer Blechschere an den Flügeln an.

Vorsicht – obwohl JST-PH-Anschlüsse auf Platinen einer Vielzahl unterschiedlicher Bastlerhersteller verwendet werden, gibt es zwei unterschiedliche Pinbelegungen für 2-polige JST-PH-Batteriestecker. Orte wie Adafruit, Sparkfun, HobbyKing und andere verwenden eine Pinbelegung, bei der der positive (rote) Pin 1 und der negative (schwarze) Pin 2 ist, während viele chinesische Verkäufer es umgekehrt haben – negativ ist Pin 1 und positiv ist Pin 2 . Glücklicherweise erstreckt sich diese Kluft nicht auf Mikrocontroller-Boards – Wemos- und Lolin-Boards scheinen die gleiche Pinbelegung zu verwenden wie Adafruit und Sparkfun.

Wenn Sie eine Batterie verkehrt herum einstecken, wird Ihr Board im Grunde garantiert kaputt gehen – um genau zu sein, zumindest seine Energieverwaltungskomponenten. Bei JST-PH 2-Pin bedeutet das, dass Sie immer Ihre Pinbelegung überprüfen sollten. Wenn Sie Ihre eigene Platine entwerfen, sollten Sie Pinbelegungsmarkierungen auf dem Siebdruck neben dem Anschluss anbringen – eine Praxis, die mehr PCB-Designer befolgen sollten, wenn sie ihren Platinen JST-PH-Batterieanschlüsse hinzufügen. Zum Glück können Sie JST-PH-Stecker ganz einfach auf den gewünschten Standard umverdrahten – und achten Sie darauf, die Zelle nicht kurzzuschließen, wenn Sie beim Neuverdrahten des Steckers die Kontakte aus ihrem Gehäuse ziehen.

Wenn Sie ein batteriebetriebenes Heimwerkergerät dabei haben, mag der Gang zum Flughafen einschüchternd klingen, ist aber praktikabler, als es sich anhört – wenn Sie Ihr Gerät beim Antreten eines Fluges mitnehmen möchten, können Sie das tun. Denken Sie daran: LiIon-Zellen und Geräte mit LiIon-Akkus müssen in Ihrem Handgepäck sein und genau wie Ihr Laptop und Ihr Telefon durch die Sicherheitsscanner gehen. Wenn Sie Ihr Gerät in gewisser Weise ansehnlicher gestalten möchten, ist es eine gute Idee, die Batterien getrennt vom Gerät aufzubewahren, wenn Sie ein reibungsloses Erlebnis in der Sicherheitswarteschlange am Flughafen wünschen. Auch hier sollten sowohl Pouch-Zellen als auch 18650-Zellen beim Transport am besten in einer Art Hartschalenkoffer aufbewahrt werden. Mit ein wenig Präsentationsfähigkeit und Vorsichtsmaßnahmen können Ihre Kreationen mit Ihnen reisen.

Lassen Sie uns das nächste Mal über die Details der Elektronik sprechen – Laden von Zellen in 1-Sekunden-Konfiguration, Umwandlung der LiIon-Spannung in freundlichere 3,3 V, Schutz- und Strompfade, mit gebrauchsfertigen Beispielen, die Sie auf Ihren Platinen anbringen können.