为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记

2020-10-06 14:52:17 648点赞 1910收藏 278评论

立场说明:本次电池等附件都是个人自费购买。个人组装锂电池使用有风险,不建议操作,本文不作为任何教程教学之用,如仿照操作发生任何意外本人不承担责任。出事请勿小莉帮忙,谢谢

一。理由?

理由?只是为了跑更远。

于6月份800块购买了一台踏板二手电动自行车,新国标配置,自带48v30a的锂电池,电机功率400w,查看电机编码,可知产于19年1月,外观嘛,由于前主人业余跑美团,车子真不像使用一年的电动车。

现在看来车子实在太破了,在这就不放图片了。

说到自带的48v30a电池。购买的时候想着能有20a容量就已经可以了,由于急需电动车,随意查看下就付款了。实际用库仑计充电到满电有27ah的容量,考虑到有控制器欠压保护和保护板欠压,好像标称30ah也没什么不对。

自带的30ah电池能跑大概70公里,这是基于笔者单次50公里里程,再加上大概买几次菜等短路程来估计的。(这里只是预测,至今为止我没有用这个电池测试过从满电到用尽多少里程,到文章后面可能会有冲突)

想要跑更远,怎么办,改变通行方式,或者说,提升电动车的里程。

按照我的方式,当然是组装锂电池了,价格便宜容量足。

二。从准备到完工,过去了一个月

1,电池组装进支架

第一步当然是买电池,我是不记得怎么小白地从只知道18650到分清21700铁锂三元大单体软包32650的了。遍寻淘宝,只有7.8一颗4800毫安容量的21700适合笔我了(当然,之后我发现了更便宜的闲鱼,相同型号相应的还有4600-5000容量等级,价格不一)。此21700,传说是特斯拉底盘电池组用的为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记。对于我来说便宜大碗就行了。大单体软包铁锂不适合我为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记

使用13串10并,不多不少130颗使用13串10并,不多不少130颗

其实说,真正的第一步是计算与规划,计算各个电池类型达到所需电压容量的价格,尺寸。还有大概的规划,当然除了大单体这种确定后基本没得变摆放规划,按照我的常规操作,真正到手后可能自己又有更加合适的摆放规划。

最先购买的是电池架,当然也有人是不使用电池架的,但是这十几二十块买电池架能带来极大的便利,也能提升一点安全,当然只能安全一点点。

我购买的是拼装电池架,大多数的3联支架,加上少量的2联支架,就能组装成自己需要的样式,真正使用中基本上50个三联支架只需要5个2联支架。测量电池架尺寸(三个不同店铺买的电池架尺寸都不一样,当然同样适用进口21700,规格为21.2mm有的很松,有的刚好)

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为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记

确认自己需要的是48v电池组(如果给我一个重来的机会我会选择60v,或者更高),电动车48v三元锂电电池组有两种方案,一种是13颗电池串联,满电电压13*4.2=54.6。一种是14颗电池串联,满电电压13*4.2=58.8

这时有个需要考虑的问题。这个问题在组装完成并且第一次跑到电池跑不动的时候我才意识到,之后了解到商家宣称的4800毫安容量是在电池放电至2.7v的容量。

电池放电,容量消耗的同时电压会降低(当然还有个输出压降,大概意思就是单颗电池大电流输出的时候,电压会降低,解决的方法就是按需要相应地增加并联的数量)。那如果电池处于2.8v的时候,13颗串联的电压是13*2.8=36.4v。这远远低于控制器的欠压39v。控制器检测到电池低于欠压的电压,就会停止工作保护电池。

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这样说来,14*2.8=39.2更加利于电池输出4800容量,但是还没有考虑到电池保护板单串保护电压是2.9v还是2.7v或者2.8v,也没有考虑到39v是否能让电机足功率输出,达到所需要的扭矩。有幸在剩余4.5a容量的时候呼叫朋友拖车。为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记

扯远了,说回来,这里确认了是使用的13串10并,组装起来就是48v48a的锂电池组,大概算一下,就是2300瓦时,就是常说的2.3度电。

使用的排布方式就是简单的十颗一排并联,这种排列方式电池串联对镍片电流的压力最小,当然更多时候受制于尺寸问题,排列方式并不能如此粗暴简单稳妥,只能在某个位置增加镍片横截面。简单估算下,电池的尺寸就是220*280*70毫米。当然还没有加上各种辅料还有保护板的尺寸。

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这次使用的是比较紧的电池支架,拼装需要用到橡胶小锤,临时用铁锤包上泡沫纸当做橡胶锤了。橡胶锤有条件还是买一个,5块左右的就够用为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记

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2,保护板

不用急着焊接,至少得要购买一块合格的电池保护板。保护板是保护电池充放电处在一个安全稳定的电压电流之中,超过保护板的设定值就会终止电池的充放电工作。

听说蓝牙保护板很好,准确的电池容量,充电电流,放电电流等数据都能通过蓝牙传输到手机呈现于眼前。心想着那厉害啊,那不得整一个为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记

翻来覆去,高端一步到位的蚂蚁保护板是没钱买了,最终选择了13串40a的嘉百达蓝牙保护板,到手只要193。(现在觉得当时应该加钱买250块的蚂蚁40a保护板,我想改串了为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记 ,而且嘉百达的app端不好用,特别是ios端,两年了最近才更新了一次)

仅有的一张安装好保护板的图片,不过这是组装的第二组4848电池仅有的一张安装好保护板的图片,不过这是组装的第二组4848电池

旧版app界面。刚装好没有设置参数旧版app界面。刚装好没有设置参数

新版嘉百达保护板app苹果界面新版嘉百达保护板app苹果界面

为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记

当时没有单独拍照保护板,此处没图片。

3,点焊机

都说点焊点焊,锂电池需要点焊。点焊需要点焊机。点焊得好不好就看点焊机了,有的点焊机马力不足,瞬间电流不够大,只能点焊0.15的镀镍钢带。组装锂电池我认为至少得轻松点焊0.2毫米厚度的纯镍片,当然轻松点焊0.2镀镍钢带的也行。

之前想着点焊手电钻锂电池买的电池储能式点焊机,马力不足,最大档位点焊0.2镀镍钢带没问题,但是连续焊接20颗锂电池后电焊能力就大幅下降了,焊针也发热得烫手。

100买的储能式点焊机,宣称0.2镀镍钢带无压力100买的储能式点焊机,宣称0.2镀镍钢带无压力

点焊的时候不需要点焊的地方就用胶带或者环氧板盖住,防止不小心导致的电池瞬间短路。

第一拍焊接得比较丑还是用的储能式点焊机第一拍焊接得比较丑还是用的储能式点焊机

胶带用的网格纤维胶带,这样胶带强度高胶带用的网格纤维胶带,这样胶带强度高

这里提一嘴0.2纯镍片跟0.2镀镍钢带。我使用的是0.2镀镍钢带,一个是因为纯镍买的点焊机焊接不牢不,又因为纯镍片贵,又又因为没有双联21700的纯镍片。组装电池结束我发现我的镀镍钢带生锈了,没错就是生锈了为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记 还是戴手套操作好。纯镍片不会生锈,可以承载的电流更大,按照百度知识,0.2*8mm的镀镍钢带等于1.6平方毫米,那就是16a电流,按照上面我的10并排列方式160a电流不是妥妥的为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记

得,点焊机马力不足,重新买点焊机呗,好险之前买的便携储能式点焊机有人报销了。还是本着钱少干完活的态度,200元闲鱼购入一台微波炉800w铝线改装的点焊机。实际使用下来0.2镀镍钢带是妥妥的,但是焊针就有点不够意思了,又到淘宝买了两根商家所说的日本进口氧化铝铜焊针。这个焊针是一根根卖的,13块一根为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记

200元的点焊机,焊笔线得有25平方200元的点焊机,焊笔线得有25平方

等焊针到了装上,焊接试了确实大有改观,但是焊接了二十多个又有损耗焊针的问题,具体就是这个点焊机还是马力不足,那怎么办,只能增加通电时间,点焊变成了烧焊,本来打算的4个点,变成了更加保险的8个点(由于我调长了焊接通电时间,导致点焊变成了点烧焊接,焊针损耗巨大,详细的涉及到点焊机等众多电路点焊知识,在此不表,超纲了)

用0.15的也没毛病,能更好地点焊。而不是像现在的烧焊。

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点焊完镍片,就开始烙铁焊接保护板排线了,具体的连接方式虽说大同小异,但是要遵循保护板的说明书进行焊接。

烙铁焊接使用60w以上100最佳的烙铁,恒温的最好。我这里用的是用了五六年的白菜白光,当时100块买的,输出应该是90w的,如果用的烙铁功率低了杵半天没反应,还给电池整高温了。

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点焊好后就用青稞纸进行环绕保护,当然不考虑散热的情况下保护类物质当然越多越好,电池放在电动车上,需要应对一些个大小震动。以防21700单颗电池松动,短路等等。

关于环氧板。这东西由于体积跟小众的问题,网络上售价高,线下可以在地图搜索“绝缘材料”查看附近是否有售卖,我这里0.5厚度的环氧板30块2平方米。1厚度则是60块2平方米。为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记 当然这是截至发文制作第三组电池的时候才发现的。

环氧板有没有必要,当然是有必要,不可能说不需要环氧板直接套上电池热缩管。如果不用环氧板,热缩管会被镍片或者电池支架蹭破。

30元买的1厚度1平方环氧板,只想买0.5的被老板强买强卖了30元买的1厚度1平方环氧板,只想买0.5的被老板强买强卖了

11元0.33*1米的环氧板11元0.33*1米的环氧板

电焊完毕,正在烙铁焊接保护板排线电焊完毕,正在烙铁焊接保护板排线

4,安装环氧板,套热缩膜

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在安装环氧板之前,用青稞纸对电池的六个面进行包裹。

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找不到只包裹环氧板的照片了,这里我把环氧板剪得比电池小一毫米,这样才能紧紧包裹里面的电池。

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这里做了一个小的弧度,不至于最后套热缩膜的时候环氧板扎破热缩膜。

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为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记 这是因为热缩膜买大了直径,计算错了。直接剪掉,购买热缩膜重新套。热缩膜电吹风就能吹收缩,并不需要风枪。

至此,锂电池组装算是完成了,如果还有一步,那么就应该是给电池安装上一个壳子了。

5,一个不锈钢电池盒

因为使用21700组装的4848锂电池,尺寸比较特殊,所以需要定制一个电池盒,为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记 由于是花100块钱找做不锈钢门窗的做,在此就没有制作图片了。

如果发生自燃的话,不锈钢箱子虽不能阻止自燃,但是也能为抢救生命财产安全提供了一些时间。

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21700只是单层,为何要做175高的不锈钢箱子呢,拿来当尾箱吗为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记

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因为我做了两组一模一样的电池为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记

不算总结的总结

关于价格

130颗21700 4800容量档次,总价1014

蓝牙智能保护板,价格200

热缩膜环氧板电池架镍片等辅材算100元

至此,总价1314,1ah应该是27.37块。当然没有包含200元的点焊机价格。别的烙铁啥的。如果只有一个电池组的需求,建议闲鱼找免费点焊的玩家,再不济可以进行租借。

当然27100并不是唯一的选择,还有宁德时代的60a大单体,听说新国标的铅酸电池仓可以放进去14片刚好组成满电58.8v60a,1ah算下来应该是30块。安装也比较简单,有的商家还能提供激光焊接服务,当然这服务有点费命。如果资金充裕的话我会选择磷酸铁锂32650,虽说同样体积下容量是21700的一半,但是胜在充放电次数高,适合我经常跑长途。

直的讨论的问题

还有一些问题 ,不知道应该放在哪里说明。关于电池容量,还有内阻,放电,充电

这个21700电池都是用大型分容柜进行分容,然后进行分装,基本上一箱100颗,容量为4800 内阻12-13或者容量4900,内阻12-13这样分装,分装是人工分分装的,免不了会分装错。容量多了还好,少就会拉低整电池组放电能力。上面肯定会有人说怎么不测内阻,测容量。主要是没有这个条件,一个内阻仪1030 最少得100块,测出来了,单颗进行退货,或者说只能相信卖家没有容量混装的习惯,再或者说,莽一回,装好了做个假负载,测试有没有相应容量放电,就算没有,以4500容量来说还是比较值的。顺带一提,已经咬牙购买60元的简易内阻测试仪了为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记

截止发文,4800容量7.5,4900容量7.6,5000容量8

这个21700标称是可以持续3c放电,简单计算,21700以3c放电就是以14.4a电流输出,记住这个14.4。

假设电动车是新国标电动车400w,那控制器应该就是22a限流,意思就是控制器最多会取用22a。这个22a是满负载的时候,(此时电机功率能达到48*22=1056w)也可以解释为上坡时拧紧油门跑得慢的电流,还可以理解为拉人的时候起步的电流。我的理解就是电机达不到相应转速,控制器加大电流的输出(当然这个限流的输出时间跟转速的关系看各家的控制器调控,不可能说一直输出22a,这样控制器要爆。这也就是为什么有的车子跑得远几公里)。

以我的4848电池组为例子,按照限流22a计算,电池串联只增加电压,并不分担电流输出能力,电流的压力被10并的电池平均分担,就是每颗电池输出2.2a。用4.8ah除以2.2,得到2.18小时,以2.2a放电就是以0.45c放电。

这时候我注意到,超威绿电池单颗放电能力宣称推介17a,连续放电能力8.5a。那22a限流的控制器使用不就是超功率使用了吗,抛开电池重量的降低不说,超功率使用也是降低铅酸续航的一个主要因素。当然如果是350w电机,一般是17a左右限流是安全的。为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记

下面开始胡扯了,特斯拉电动汽车锂电池在设计的时候给每颗电池只需要0.5c放电,这样的话电池的容量衰减就会变慢,循环能力变强为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记

这么一说我这10并不得循环飞天?为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记

关于充电,如果4848电池使用48v3a的充电器充电,那么充满电至少得16个小时。那么大功率的充电器就很有必要了。根据买家提供的,电池单颗充电慢充电流是1.5a。按照10并来计算,那就需要一个48v15的充电器才达到慢充标准,充电时间是5个小时,为什么不是直接除法计算充电时间呢为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记 可能因为会有涓流充电这个步骤。如果是使用快充,单颗充电电流4.8a,10并得54.6v48a充电时间也要2.5小时。但是没有这么便宜大碗的48a充电器。

当然充电输入电流也是受控制板控制的。

截止发稿,笔者刚刚按照改装教程改装好台达4840,还没有使用,此充电器支持0-120v 0-20a 电压电流可调总功率不过2000w。目测应该是4个小时内完成充电为了跑更远,个人新手锂电池组装折腾记 ,大功率低压充电器,有可说,也没什么可说,下篇再见。

总结

由于作文能力有限,再加上这篇作文是分超过三个时间段写成的,记忆跟语序上如有纰漏敬请谅解。又由于知识水平受限,如其中可能会有描述错误请指出

关于锂电池组装的东西说简单又不简单,组装简单,但是犯错的成本太高,一个不小心,锂电池就会接触不良导致高温,然后导致自燃,也有可能接触片造成电池短路,造成自燃。锂电池自燃一旦开始,就只能等自燃结束,灭火器什么的,并不能阻止电池自燃,只能阻止电池自燃高温导致的易燃物燃烧。

什么?续航多少?谈论续航多少没啥用,车重人重上下坡啥的。只能说这个4848电池有4847左右的放电能力。想要对比的话用电炉丝制作放电仪测出自己的电池放电容量再计算比值就行了。

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