Великий power bank з купи одноразок

    На жаль сьогодення диктує наші потреби. З настанням тепла та чергового обстрілу енергетичної інфраструктури питання альтернативних джерел енергії та їх запасів стало надзвичайно критичним. Багато людей стали спеціалістами в енергетичні сфері, не з власного бажання, а через потребу забезпечити себе безперебійним чи додатковим джерелом живлення. Одним із таких засобів є power bank. Хтось купляє готові, а хтось робить саморобні. Саморобних варіантів останнім часом стало дуже багато. Готові корпуси з Aliexpress чи навіть саморобні дозволяють швидко вирішити питання - лише докупити акумулятори. І тут на допомогу стають люди, які курять одноразові сигарети, їх (сигарети) ще часто називають одноразки. Знайомі одного разу закинули мені більше 30 штук таких одноразок та попросили зробити з них звичайну банку для зарядки телефона. Сказано - зроблено.

З чого потрібно почати? Правильно, - починаєм з інвентаразиції того що у нас є. В першу чергу я зібрав усі одноразки та розібрав їх. Розбираються вони дуже легко. Знизу в пластиковій кришці є маленький отвір, вставляємо туди викрутку чи щось на подобі, піддіваєм і відкривається кришка, а за нею акумулятор разом з проводами. 

Отримані одноразки, на фото ще не всі

Розібрав та вийняв акумулятори

Тут потрібно акуратно обрізати провода, бажано по черзі і можна сміло решта викидати. 

Розібраний акумулятор з проводами

 

В першу чергу я відсортував усі акумулятори та заміряв на них напругу. Акумулятори в дуже різному стані. Деякі мали напругу в межах 3-3,5V, а деякі менше 2V. Тому, наступним завданням було - пропаяти контакти та спробувати підзарядити. Не дуже хотілося б, щоб в збірку акумуляторів попали "мертві", які будуть зменшувати її ефективність та займати місце. Я взяв звичайну плату для зарядки літій іонних акумуляторів та почав по черзі заряджати ті, які мають менше 2-2,5V.

Так виглядав мій міні тестовий стенд.

 

За допомогою USB тестера моніторив напругу та струм зарядки. Зазвичай акумулятори, які дуже сильно розрядилися, десь до 2 хвилин майже не заряджаються, ток всього 0,1А. Але після цього різко зростає до 1А (на такий ток розрахована плата зарядки) і починає заряджатися. Чекаю до 100mA і відключаю - з акумулятором все ок, відпаюю провода і паяю до наступного акумулятора.

Ток зарядки на початку

Ток зарядки після 1 хв

А загалом з більше ніж 30 шт таких акумуляторів, близько 10 мали напругу менше 2V і всі їх вдалося оживити та підзарядити. Лише один такий акумулятор не хотів заряджатися, чекав більше ніж 10 хв, а ток весь час на рівні 0,1А. Акумулятор замітно нагрівся. Відклав його в сторону, на наступний день повторив експеримент - він ожив через 4 хв, заряд пішов, зачекав до 100mA і відключив.

Дальше потрібно було зробити збірку з акумуляторів. Тут сильно залежить від корпусу який буде використовуватися. Так як в мене більше 30 акумуляторів, я дивився в сторону корпусів, які поміщають в себе 16 елементів 18650. На місце одного такого елемента поміщається 2 елементи з одноразок - 17350. Потрібно звернути увагу, що при розборці одноразок було знайдено 3 типа акумуляторів: в основному це 17350, менше 13400 та один 18400. Якщо з першими взагалі ніяких проблем - вони чудово поміщаються на місце 18650 (з певним доопрацюванням, про це пізніше), тоді як з іншими так не получиться. Два елементи 13400 - це вже 8 см разом, плюс місце на запаяні контакти, ізоляцію...В мене вийшло так, що в мене було 27 акумуляторів 17350, а також 6 акумуляторів 13400. Для того щоб місце не пропадало, прийшлося їх розмістити перпендикулярно, таким чином розмістив 2 пари. 

Наступним кроком я зробив збірки по 8 акумуляторів. В мене вийшло 3 по 8 акумуляторів, 1 на 3 акумулятори і 2 по 2 акумулятори 13400. Запаяв провода з запасом, щоб можна було припаяти без проблем до контактів плати.

Зборки по 8 акумуляторів, інші не попали в кадр.

Тут важливо обережно поводитися з проводами. При замиканні може бути не величкий феєрверк :) В мене один раз так замкнулися провода, прийшлося допаяти нові. Після цього, я запхав такі збірки в термоусадку для кращої ізоляції та більш плотної посадки.

Збірки акумуляторів в термоусадці, 2 збірки вже в корпусі

 

В мене були побоювання про те, що акумулятори можуть нагріватися та їм буде жарко, але після повної зарядки та кількох тестів зрозумів, що вони взагалі не гріються. Токи не великі на кожен акумулятор, тим більше вони всі підключені паралельно. Думаю проблем з температурою не повинно бути. Точно відміряв провода і почав припаювати їх до контактів плати. Тут про ньюанс, який згадував раніше. В корпусі були контакти з 2 сторін корпусу для акумуляторів 18650 - "горби" для плюса і пружини для мінуса. Їх я відпаяв від плати, це дозволило плотно розмістити акумулятори. З пружинками так би не получилося.

Так виглядає банка з всіма розміщеними акумуляторами в середині.

 

Зліва внизу збірка на 3 акумулятори 17350, вище 2 збірки по 2 акумулятори 13400. Їх додатково приклеяв на двосторонній скотч, так як вони не так плотно тримаються як інші. Після запайки проводів підєднав зарядне і павербанка показала 31% заряду. Думаю ця цифра досить не точна. Думаю після кількох циклів заряду - розряду буде показувати трошки точніше. Після того як зібрав все в купу і прикрутив верхню кришку підєднав до зарядки і зачекав поки повністю зарядиться. Слід зауважити, що якщо корпуси і відрізняються між собою кількістю акумуляторів та деяким видом, наявністю безпроводної зарядки, але сама плата павербанки часто у всіх однакова. Максимальний ток зарядки 1,5А при 12В. Таким током банка заряджалася більше 8 годин до 100%

Стільки ємності залилося за більш ніж 8 годин зарядки

Як на мене це дуже не поганий результат. Це майже 120W/h, враховуючи, що вона була розряджена не повністю. Взагалі розрахункова номінальна ємність була: 31 акумулятор*850mA=26350mA*4,2В=110W. Проте, варто врахувати, що банка заряджається через плату зарядки в самій павер банці. Тому потрібно враховувати ККД такої плати. Пізніше покажу реальні заміри за допомогою електронної нагрузки самих акумуляторів.

На жаль в мене нема трігерів, щоб power bank зміг видати 12V на виході з USB, тому електронною нагрузкою зміг заміряти лише 5-ти вольтовий вихід USB. 

USB порти змогли видати 3,5А при просадці напруги до 4,6V, при заявлених параметрах з сторінки продавця на Aliexpress:
PD-QI Version Maximum Power: 5V-3A 9V-2A 12V-1.5A 3.4V-5.5V-5A, Wireless Charging :10w. Думаю для зарядки гаджетів досить не погано.

Додатково підключив електронну нагрузку, щоб зрозуміти реальну ємність батареї без втрат на платі зарядки, USB тестері, проводах і т.д. В результаті вийшло досить не погано:

Збірка акумуляторів змогла віддати 26,6А/108W при току 8А

Таким чином, реальна ємність, на яку я розраховував перед зборкою, виявилася навіть чуть кращою. А якщо говорити про температуру акумуляторів, то при 8А навантаженні, акумулятори були ледь ледь теплі. Тобто їх робота в термоусадці буде цілком комфортною, а акумулятори будуть сидіти плотно та надійно. 

Висновок:

Перш за все, мені сподабвся процес зборки такої павер банки. Тим більше процес зовсім не складний та цікавий. Головне акуратно і обережно паяти та поводитися з самими акумуляторами. Друге: важливо, що акумулятори, які стали доступними безплатно не пішли у смітник, а отримали друге життя. Третє: акумулятори не пішли у смітних та не забруднюють довкілля. Всі в курсі, наскільки довго розкладаються такі хімічні елементи. А найважливіше це те, що такий акумулятор зроблений для потреб ЗСУ.