Сборка АКБ

Сборка Li-ion батарей с заданными параметрами – основной профиль нашей мастерской. Мы предлагаем полный комплекс работ – от подбора наиболее подходящих для конкретных условий элементов питания и схемы их соединения до непосредственного изготовления и тестирования аккумуляторных батарей. Наши заказчики получают высококачественные АКБ, точно соответствующие заявленным характеристикам и снабженные надежной BMS платой защиты.

Определение рабочих параметров

Производство литиевой АКБ из аккумуляторов любой формы, типоразмера и химического состава начинается с проектирования. Чтобы выяснить, сколько ячеек нужно собрать в аккумуляторную батарею, и по какой схеме их необходимо соединить, мы учитываем заданные характеристики АКБ:

1. Суммарное напряжение – зависит от вольтажа потребителя энергии.
2. Емкость в ампер-часах – характеризует энергетическую вместимость батареи. Показывает, сколько энергии АКБ сможет накапливать при зарядке и отдавать в нагрузку при разряде.
3. Мощность в ватт-часах – показывает, в течение какого времени батарея сможет обеспечивать питание устройства определенной мощности. Например, АКБ с запасом мощности 2000 Вт·ч способна снабжать электрической энергией 500-ваттное оборудование около 4 часов. Иногда этот параметр называют энерговооруженностью. Для расчета его значения умножают напряжение и емкость батареи.
4. Допустимые нагрузки по току – в соответствии с энергопотреблением аккумуляторного оборудования, для которого изготавливается автономный источник питания. Чтобы рассчитать токопотребление конкретного оборудования, нужно разделить его мощность на рабочее напряжение. Большие разрядные токи требуются от АКБ для шуруповертов, других видов беспроводного электроинструмента, персонального электротранспорта и в целом для любых устройств с интенсивным потреблением энергии. Для них выполняется сборка АКБ из аккумуляторов Li-ion или LiFePO4 с минимальным внутренним сопротивлением – высокотоковых элементов, которые не перегреваются при высоких нагрузках.
5. Размеры и масса АКБ. Во многих случаях важно не утяжелять аккумуляторное оборудование массивной батареей. А если для нее выделен отдельный отсек, бокс, корпус или посадочное место, его габариты обязательно учитывают при сборке АКБ.

Выбор аккумуляторов для сборки АКБ

Аккумуляторную батарею с заданными характеристиками можно собрать из цилиндрических «банок», «призматиков», «пакетов» с разными типами химии. Но в составе одной АКБ должны находиться элементы, идентичные по всем параметрам – от размеров и технологии изготовления до значений напряжения, емкости и внутреннего сопротивления.

Литиевые аккумуляторы для изготовления АКБ выбирают в зависимости от того, где и в каких условиях она будет применяться, например:

1. Цилиндрические Li-ion элементы 18650, 21700 и других типоразмеров с маркировкой IMR – это высокотоковые модели. Благодаря содержанию марганца они выдерживают большие токовые нагрузки без перегрева и ускоренного износа. Отлично подходят для использования в аккумуляторном электроинструменте, медтехнике, электротранспорте и другом оборудовании с активным потреблением энергии.
2. Цилиндрические «банки» Li-ion любых размеров с маркировкой ICR – это емкостные модели с кобальтом. На интенсивную токоотдачу они не рассчитаны, зато имеют максимальную удельную емкость. Отлично подходят для применения в ноутбуках и других устройствах с экономным потреблением энергии.
3. Литий-ионные аккумуляторы-цилиндры с маркировкой INR или NMC – производятся по усовершенствованной технологии с никелем, марганцем и кобальтом. Продуманное сочетание материалов обеспечивает им одновременно и хороший запас емкости, и способность отдавать в нагрузку высокие токи. Поэтому ячейки INR или NMC подходят для всевозможных аккумуляторных устройств.
4. «Банки» Li-ion подвида NCR или NCA – емкие элементы питания, содержащие никель, кобальт и оксид алюминия. Подходят для маломощных устройств.
5. Литий-полимерные элементы – Li-Po, Li-Pol, Li-Polymer. Обычно имеют вид «пакетов» с мягким корпусом и внешней оболочкой из металлизированного полимера. Отличаются легким весом и малой толщиной, разнообразием размеров и отсутствием конструкционных ограничений. Часто используются на квадрокоптерах, дронах и других радиоуправляемых моделях. Высокотоковые модели обеспечивают стабильное напряжение и большие токи разряда, не перегреваясь при этом.
6. Элементы типа LiFePO4 или LFP. Бывают призматической и цилиндрической формы, разных габаритов. Имеют отличные технические характеристики и часто используются при изготовлении тяговых АКБ: для персонального электротранспорта, лодочных электромоторов, погрузчиков, промышленных пылесосов и другой мощной техники. Имеют устойчивую к деградации химическую структуру, выдерживают большие токи разряда и заряда, отлично функционируют даже на морозе до -30 °С и служат минимум 2000 циклов. В отличие от большинства литиевых элементов имеют номинальный вольтаж 3,2 В (вместо 3,6–3,7 В).
7. Аккумуляторы на основе литий-титаната – LTO. Имеют минимальное внутреннее сопротивление, поэтому отлично выдерживают большие токи разряда и заряда. Работают при температуре от -40 до +60 °C и служат более 15 000 циклов. Но номинальное напряжение и удельная энергоемкость у них ниже, чем у остальных литиевых элементов: 2,3 В и около 100 Вт·ч/кг. Возможности использования LTO аккумуляторов достаточно широки – от ИБП и систем аккумулирования энергии до осветительных приборов на солнечных панелях и электромоторов.

Принцип сборки литиевых АКБ

Сборка из литиевых аккумуляторов батареи Li-ion, LiFePO4 или другого подвида выполняется по техническому заданию, которое обязательно согласовывается с заказчиком. В техническом задании указываются допустимые размеры и вес, необходимый вольтаж, емкость, ток нагрузки и остальные рабочие параметры, а также диапазон температур и другие условия эксплуатации.

На заказ можно сделать АКБ любого типа, формы и размеров, собранную из элементов 18650, 21700 или другого форм-фактора. Для питания мощных устройств отлично подходят высокотоковые элементы питания, а при небольших токах нагрузки можно собрать АКБ из более емких аккумуляторов с меньшей токоотдачей. Ячейки соединяются по заранее выбранной схеме – в зависимости от необходимых значений напряжения и емкости будущей батареи.

При параллельном соединении суммируется емкость элементов, и возрастают допустимые токовые нагрузки. При последовательном объединении ячеек суммируется их напряжение. В результате, выбрав нужную схему, можно создать АКБ с произвольными значениями вольтажа, емкости и допустимой токоотдачи.

Алгоритм сборки литиевой АКБ

Пошаговый алгоритм сборки аккумуляторной батареи выглядит так:

1. Сортировка аккумуляторов по внутреннему сопротивлению и емкости. Выбор элементов, идентичных по всем характеристикам. Зарядка до одинакового уровня.
2. Комплектовка АКБ по выбранной схеме. Сборка параллельных групп для получения заданной емкости и токоотдачи. Их последовательное соединение для набора нужного вольтажа. Продуманное расположение элементов, чтобы не усложнять их последующее соединение, и чтобы собранная АКБ поместилась в свой отсек или корпус.
3. Выбор контроллера защиты – BMS платы. Этот электронный модуль управляет батареей, поддерживает в норме ее рабочие параметры, не допускает критического разряда, лишнего заряда, разбалансировки ячеек, токовых перегрузок, опасного нагрева, короткого замыкания и других проблем. Выбирается он по количеству последовательных соединений, допустимому току нагрузки, минимуму и максимуму напряжений.
4. Электрическое соединение элементов при помощи никелевой полосы и аппарата точечной сварки.
5. Подключение БМС платы.
6. Тестирование готовой батареи – выполнение нескольких разрядно-зарядных циклов на нагрузочном стенде.
7. Упаковка, электроизоляция и герметизация АКБ.
8. Установка и подключение. Готовая батарея помещается в посадочное место или ударопрочный корпус, фиксируется на электротранспорте или другой технике и подключается к нагрузке.

Обращайтесь в компанию Shura Master и мы соберем для вас высококлассную литиевую батарею с необходимыми характеристиками.