本内容来源于@什么值得买APP,观点仅代表作者本人 |作者:半张案板
创作立场声明:自行组装锂电池存在潜在风险,本文内容仅供参考,严禁作为专业组装教程使用!
锂电池组装需谨慎
自行组装锂电池具有一定的安全风险,敬请读者切勿盲目效仿。在开始组装锂电池前,务必充分了解其相关的风险与注意事项。本文仅记录了个人组装锂电池的过程,并非专业教程,切记切记,安全出行,安全第一!
居住在中原某城市,由于该地区禁止摩托车行驶,且道路拥堵导致停车困难,日常主要依靠电动车出行。个人喜爱在周边地区游玩,对电动车的续航能力有较高要求,至少需要100公里的续航里程。同时,个人偏好中小型电动车,因为体型较大的电动车操控起来不太方便。
个人拥有一辆2015年购买的艾玛简易款电动车,原车配备48V/12Ah铅酸电池组,以及350W博世电机。在夏天以中等速度行驶时,续航里程约为40公里(个人体重为80公斤)。原车电池仓的尺寸为310mm*200mm*100mm。今年年初,个人通过网络学习了如何自行组装锂电池的技术,随后便使用三元大单体电池组自行组装了48V/40Ah的电池组,极速达到30公里每小时,续航里程提升至140公里以上。此外,个人还加装了亮度更高的车灯,将座椅更换为一体化摩托车座椅以提升舒适度,并加装了后货架,使这辆电动车成为个人喜爱的小摩托。
刚完成改装不久,就被妻子征用了,理由是距离地铁站较远,但实际上只有几百米的距离。因此,个人决定再组装一辆电动车。
恰好在家里有一辆2016年购买的雅迪龟王电动车,虽然电池已经报废,但车况良好。于是,个人决定以这辆雅迪龟王电动车为基础进行改装。
原车电池仓采用3+2的形式,即一高一低。经过简单处理后,个人制作了一个不锈钢电池仓,并将其安装到电动车中。新电池仓的尺寸为250mm*230mm*170mm,尺寸较为紧凑。由于大单体电池无法完全适配17块电池,本着最大化利用空间且节省成本的原则,个人决定采用特斯拉21700电芯,以17串10并的方式组装60V/50Ah的电池组,预计PACK后的重量约为25斤。未来如果需要增加续航里程,可以考虑在坐桶中加装一组40Ah的电池,但这属于后续计划。
今天的主角
特殊的3+2高低电池仓设计
特斯拉21700电芯由松下生产,采用NCA三元锂电池结构,标称容量为4800mAh,据称可持续3C放电,最大1C充电,能量密度与811电池相当,但安全性更高。市面上流通的电芯均为模组拆机,原正极为铝制,拆机后焊接了镀镍新正极帽,并重新套皮,分容后流入市场。与其他拆机电芯相比,该电芯的一致性普遍被认为较好。
原车配备60V/20Ah铅酸电池组,控制器低压保护电压为52V,限流为30A,使用雅迪GTR电机,功率不详(电机上没有标明,估计为600W可能性较大)。在夏天以中等速度行驶时,新车续航里程约为65公里左右(车架较重)。控制器30A的最大放电电流对于10并的电芯来说完全不是问题,温度升高也很小。然而,启动压降和控制器低压保护会导致电池组在单串电压降至3.1-3.2V时停止放电,大约20%的电量无法完全释放。50Ah的电量只能利用40Ah,由于相比铅酸电池组重量减轻了40斤,同等条件下续航里程预计是之前的2.5倍,即为150公里。并且最高速度和加速度应该会有明显提升。
工欲善其事,必先利其器,所需的工具包括:手持式点焊机、万用表、内阻仪、恒温电烙铁,以及裁纸刀、剪刀、钳子等家庭常用工具。
主要材料包括:170颗21700电芯、某主动均衡保护板、8A充电器、定位器。
辅助材料包括:电池支架、正极青稞垫片、青稞纸、EVA减震胶、纤维胶带、高温胶带、704硅橡胶、环氧板、二并镍带、硅胶线、安德森插头、品子公头、电工胶布、热缩管/热缩膜等常规材料。
万用表+内阻仪
恒温电烙铁+焊丝+镍带
手持式点焊机
特斯拉21700电芯
电芯特写(负极标志性的三道抓)
辅料1
个人购买的电芯分容后容量在4950-4980mAh之间,使用内阻仪测量,内阻在12.0-13.0毫欧之间,电压为3.69-3.70V,静置几天后再次测量,无任何明显变化,感觉一致性较好。由于手头暂时没有容量测试仪,没有进行容量测试。
电芯质量可以通过内阻仪或容量测试仪进行鉴定,这款电芯的内阻正常范围在12-16毫欧之间,极品的在11-12毫欧之间,内阻越低越好。
该款电芯的正极是后期添加的,不建议使用烙铁焊接,高温容易导致正极脱落,甚至可能损坏内部隔膜,从而造成电芯报废!
将内阻相近的10颗电芯组成一串,共17串。点焊机提前调试好,个人使用的为0.15mm的二并镀镍镍带,可持续通过30A电流,每个正负极点焊3次,共6个焊点,经测试非常牢固。
点焊前,用绝缘物遮挡其他位置,防止意外短路或焊渣掉落。点焊完一串后,立即用胶带包裹镍带,再依次进行。
个人采用下面9串+上面8串的布局,中间用环氧板和减震胶隔开,最上面放置保护板和定位器,总正极和总负极使用了双层镍带,焊接完成后分别用高温胶带、青稞纸进行绝缘处理,再用环氧板贴在6个面,再用纤维胶带缠紧后套上热缩膜。
支架+二并镍带点焊效果
用于测试的半成品
PACK后的成品
组装完成后,压差约为0.005V,测试无误后,关闭了均衡功能(因为个人想看看充放电时的压差变化),充电时压差最大为0.015V,温度为32℃(室温为28℃),手触镍片位置仅有微热感。一旦停止充电后,压差立即恢复到0.005V左右,温度降至室温。
个人购买的71.4V 8A充电器存在一定的虚标情况,实测空载电压为71V,电流最大为7.5A。市面上便宜的充电器基本上都是一套方案做出来的,壳子不同而已,相比之下,个人购买的充电器虚标并不严重,基本上达到了购买前的预期。
断断续续使用了7天时间将电用完,累计骑行165公里,最大速度为45km/h,其中以40km/h以上的速度累计骑行约35公里,市区内各种频繁急刹、起步,直到控制器低压保护,共放出电量39Ah,剩余14Ah,约27%的电量没有放出。
骑行初期加速和最大速度较之前的铅酸电池有明显提升,但115公里后由于压降原因使得最高速度和加速度有所降低,最高速度降至40km/h。160公里后出现明显的顿挫感,最高速度进一步降低,直至低压保护后无法行驶。
放电过程中压差始终保持在0.005V左右,温度在32-35℃之间。
定位器个人安装在电池内,非常灵敏,不费电,可以实时定位,设置电子围栏非常方便。
注明:速度和续航均为GPS实测,中间休息计时器没有关闭。
满电状态
低压保护时电池状态
满电续航总里程+轨迹
内置了定位器
原本想购买蚂蚁的保护板,但客服态度不佳,个人认为花钱购买服务,不应看脸色!同等价位购买主动均衡的保护板可能更划算。
这个保护板个头较大,差点塞不下,优缺点如下:
1、主动均衡技术,只要压差达到设定值,就能开启均衡,不论充放电,可手动关闭均衡。原理是高电压电芯通过电容将电量转移到低电压电芯,循环往复,直至压差低于设定值。
2、工作时功耗约为1W,待机时为0.6W。没有总开关设计,电池长期不用的话,保护板耗电量累计起来还是较大的!
3、蓝牙信号稍差,保护板必须连接充电器才能激活使用。
4、APP操控界面简洁,设置简单。
实际上,只要电芯状况良好,就很少需要使用均衡功能,个人的均衡功能一直没有开启。
锂电池组装需谨慎
珍爱生命,远离811
如果选择自行组装,需要具备一定的动手能力,保质保量且省钱。如果选择购买成品,三无产品出问题可能会伤及人身安全,建议选择有品牌且有保险公司承保的产品,虽然品牌货不一定代表质量好,但至少出事时还能有个保障。如果不是刚需,老老实实使用铅酸电池吧,安全第一!
1、组装过程中要尽量避免误触引起的短路。
2、需严格做好防震、防穿刺、防水、绝缘工作。
3、想好了再进行下一步,不要莽撞!
4、建议买个定时器形成双保险防过充!
5、保护板参数设置的保守一些,安全第一!
6、不要在室内充电,要炸就炸车,别炸到人,有条件尽量每年检修一次!