Учимся сваривать аккумуляторы в батареи... Трансформаторная версия.

[DIVAS]

Учимся сваривать аккумуляторы в батареи.
Задача: взять 440 литий-ионных элементов 18650, килограмм никелевой ленты 0.2х8мм и сварить из всего этого батарею для электропеда.
Суть основной задачи заключается в том, чтобы научиться приваривать ленту к элементам, а потом соединить этой лентой все элементы.

Главное - освоить технологию сварки. Видеороликов на эту тему в инете полно. Глядя на эти видеоролики, складывается мнение, что всё очень просто, и сварочный аппарат делается за 15 минут из любого старого трансформатора.

С мыслью "ща мы быренько сварим батарею 2s3p", я взял старый 200-ваттный трансформатор от телевизора, на котором уже была для каких-то давних экспериментов намотана обмотка для получения тока порядка 300-500А.
К гибким выводам вторичной обмотки я прикрутил пару медных электродов, а первичную воткнул в ЛАТР для обеспечения возможности регулировки. А ЛАТР, в свою очередь, я включил через реле времени, чтобы ограничивать время цикла сварки.

Собрав всю эту конструкцию, я взял дохлый элемент 18650, положил на него кусок никелевой ленточки, прижал электродами и нажал кнопку. И... Ничего. Лишь провода слегка дёрнулись в руках, что говорит о том что ток там всё-таки был.

Через 15 минут стало окончательно ясно, что мощности этого трансформатора до смешного мало и ничего из этого не получится. Нужен трансформатор побольше.

Взгляд скользнул по 8-амперному ЛАТРу, несколько раз обежал по периметру комнаты, и на примерно пятом круге взгляд упал на нагрузочный трансформатор РЕТ-3000 от испытательного комплекса "Ретом". Для тех кто не знает - это такой 20-килограммовый "бублик" (тороид), на котором намотана только первичная обмотка. Вторичной обмотки на нём нет, она мотается каждый раз по мере надобности специальным проводом сечением 95мм2 в резиновой изоляции диаметром с хороший садовый шланг. Вторичная обмотка мотается в 1, 2, 4 или 8 таких проводов параллельно или последовательно и позволяет получать напряжения до 8.8 Вольт при токе 500 Ампер (8 витков) или напряжение 1.1 Вольт при токе 3500 Ампер (1 виток).

Но, про специальные резиновые провода я сначала не знал, и нашёл для намотки отдельно валяющийся кусок провода сечением порядка 50мм2. Для начала я решил померить ток. Намотал 4 витка, замкнул концы этого провода, повесил токоизмерительные клещи и включил. Провод дёрнулся в руках так, что чуть не вырвался из рук, токоизмерительные клещи ушли в аут с потухшим экраном, и в помещении стало немного темнее - вышибло автомат в щитке. Токоизмерительные клещи зависли в зашкаленном положении и во всех режимах показывали "1999". Мне даже стало смешно - я ухитрился спалить токоизмерительные клещи (ранее я считал, что это невозможно). Но, как оказалось, всё гораздо проще - они были в режиме HOLD и показывали тупо максимальное зафиксированное значение. В общем, спалить их таки не удалось. Но и снова пытаться мерить ток уже желания не было.

Для пробы я просунул электроды между жил этого провода и плотно обмотал изолентой - для пробы сойдёт. Для начала я выставил на ЛАТРе напряжение 50 В, чтобы начать с малых токов. Напряжение пришлось плавно увеличивтаь до 160 В, чтобы появился хоть какой-то эффект, похожий на то что нужно. Я научился примаривать никелевую ленту к напильнику, молотку и другим массивным стальным предметам на столе, но к аккумулятору она привариваться упорно не хотела - либо не приваривалась вообще, либо в аккумуляторе и ленте прогорали дырки. Да ещё и медные электроды постоянно прижаривались к никелевой ленте и обгорали.

Возникла мысль, что нужны вольфрамовые электроды, чтобы они не плавились и не пригорали. Сбегал в ближайший магазин, купил кусок вольфрама и выпилил из него электроды (задолбался выпиливать - болгаркой вольфрам режется хуже камня). Попробовал - не помогло. Вольфрам пригорает ещё сильнее, хотя и не плавится. Подумав, я быстро понял в чём причина - пригорает там, где выделяется больше мощность. А у вольфрама сопротивление больше чем у меди и заточен он ещё острее. поэтому как раз на кончиках электродов образуется большая тепловая мощность, которая и приплавляет электроды к ленте.

В общем, нафиг вольфрам. И нафиг этот дурацкий провод, к которому электроды прикручены изолентой. Я таки нашёл специальные провода от РЕТ-3000 - это оказались конкретно толстенные электрошланги длиной по 1.5 метра, на концах которых обжаты наконечники под болт М10. Вот таким болтом я и прикрутил медные электроды к проводу, а из провода намотал два витка на бублик. Результат стал похож на что-то похожее на то что нужно, и лента начала наконец кое-как привариваться к аккумуляторам. Пока ещё возникают проблемы со стабильностью - периодически прогорают дыры, а периодически лента вообще не приваривается. Если увеличивать время цикла сварки, то увеличивается прогрев материала вокруг, но качество и стабильность сварки не улучшается. А мощность увеличивать уже не получается, потому что автомат в щитке вышибает. Но, подобрав более-менее оптимальные параметры, одну батарею 2s3p мы таки сварили. Правда, из тех 10 точек на элемент, которых я там нашлёпал, нормально держат лишь 5-6, но зато ничего не прожгли. Потестим, что из этого получится и через сколько поездок (это АКБ для велофары) оно развалится...

А на будущее я понял, что надо увеличивтаь ток и уменьшать время - чтобы уменьшить лишний нагрев. Но в данной конфигурации и то и другое проблема, потому что реле времени на выдержках порядка 100мс и менее имеет большую нестабильность, а больший ток вышибает автомат в щитке.

Вообще, в большинстве видяшек подобные сварочники лепятся из трансформаторов от микроволновок - выкидывается вся вторичка и мотается 2 витка толстого провода. Но у меня нет под рукой такого трансформатора...

В общем, при случае продолжим эксперименты... Раздобыть бы транс от микроволновки...
А РЕТ-3000 - это вот такая штука:
http://www.dynamics.com.ru/production/ret-3000/#1

Если кто ещё хочет поделиться ценными соображениями по сварке аккумуляторов в домашних условиях, было бы интересно почитать, да и вообще нормально развить эту тему на форуме. А то что-то эта тема у нас тут совсем почти проигнорирована...

[алабам]

У меня для этих целей есть транс от зубопротезного аппарата контактной сварки.
900 Вт номинально , 3 В на выходе , сколько ампер точно не знаю, но дофига, вторичка намотана толстой плоской медной шиной.
При замыкании на гвоздь , пережигает его за несколько секунд.
Вот им пробовал приваривать  разные ленточки к батарейкам , с наскоку не получилось, варить на аккумы рисковать не стал, отдал профи  ,  цена вопроса - 30 центов за одну ячейку .

[se80]

почему не купили сварочный апарат для контактной сварки ?

[Peoner]

почему не купили сварочный апарат для контактной сварки ?

как у вас все просто... "почему не купили"
ну допустим купил. сварил. а дальше что делать с купленным сварочником? поставить пылиться до след. аккум.сборки? которой возможно больше и ниогда не будет...
или будет, ДИВАС?
Добавлено 27 Сен 2014 в 07:26:16

Да ещё и медные электроды постоянно прижаривались к никелевой ленте и обгорали.
Возникла мысль, что нужны вольфрамовые электроды,

а рассматривали электроды из угля? ну т.е. от элементов 373 например...

[ups-power]

Использую медно графитовые электроды для сварки медных проводов,для контактной сварки лучше из меди(потолще и побольше),это и есть ее расходный материал. Вот есть метода расчета,может кому пригодиться для расчета вторички ...

[licwn]

Вокруг этой темы давно хожу, но толку нет пока. На форуме по ремонту ноутбучных батарей проситал про парня, который сваривает просто свинцовой батареей. Провод по длинее взял, два элкетрода медных и клянется что получается хорошо. Даже видео выкладывал. Я подумав, что свинец не солидно, взял 4 банки A123 на 2ач, провода, медных электродов не нашел, поэтмому вытесал из вроде бы медной пластины от радиатора ноутбука два остро заточенных куска. Соединил все - но ничего не получилось. Сваривать не получается. Иногда что то похожее выходит, но отваливается если подергать. Смотрю еще в сторону ктайских сварочников. Стоит самый дешевый где то 160 баксов, но терзают смутные сомнения. Вобщем то нашел вроде пару неплохих отзывов. Но есть пара и плохих. В долгих раздумьях.

[poraboloid]

Сколько мучений....
Делаем проще - ищем у знакомых старую микроволновку, можно нерабочую.
Разбираем, снимаем силовой транс - "МОТ".
Тонкую вторичную обмотку высверливаем дрелью и выбиваем штырём.
Мотаем 3-4 витка толстым проводом.
Коммутацию делаем по 220, симистором.
Для точного времени собираем схемку на микроконтроллере, пускай считает периоды сети, каждый полный период = 20миллисекунд.
Я варю на 60мс. В качестве электродов - два медных жала для паяльников, 5 мм толщиной.
Сварил таким два аккума, без проблем.

[silayma2]

Как по мне то лучше взять что то настоящее в аренду. А то испорченные пару элементов а еще и возможно отвалившиеся в дороге встанут дороже.
Вот  тут https://electrotransport.ru/index.php?topic=22913.msg454226#msg454226 у нас на форуме предлагают, можно наверное договориться и не только для Москвы.

[Peoner]

у меня отец небольшие (часовая пружина) стальные контакты сваривал разрядом конденсатора

[ups-power]

Самый оптимальный вариант,трансформатор от микроволновой печи,у которого три обмотки.Убрать повышающую обмотку и виток кабеля установить.Сегодня-же найду.

[DIVAS]

почему не купили сварочный апарат для контактной сварки ?

как у вас все просто... "почему не купили"
ну допустим купил. сварил. а дальше что делать с купленным сварочником? поставить пылиться до след. аккум.сборки? которой возможно больше и ниогда не будет...
или будет, ДИВАС?
Добавлено 27 Сен 2014 в 07:26:16

Да ещё и медные электроды постоянно прижаривались к никелевой ленте и обгорали.
Возникла мысль, что нужны вольфрамовые электроды,

а рассматривали электроды из угля? ну т.е. от элементов 373 например...

Следующая работа для контактного сварочника, конечно, рано или поздно найдётся. И даже купить в принципе можно, они стоят в пределах 1500 юаней.

Но что даёт контактный сварочник? Заданное напряжение, заданный ток, и всё это в течение заданной выдержки времени.
Невольно задаётся вопрос: что я, не смогу нужные ток/напряжение/время своими силами получить? Никогда не видел в этом больших сложностей. Первые опыты проведены, осталось лишь найти нужные значения и подобрать для этого подходящие компоненты.

Угольные электроды применяются для дуговой сварки скруток проводов в электрике. Уголь в принципе не способен пригорать, и хорошо поддерживает дугу. Но он имеет большое сопротивление, и для контактной сварки это проблема - из-за большого сопротивления заострённых кончиков угля именно на этих кончиках и будет эпицентр нагрева - получается та же проблема, что и с вольфрамом. А для контактной сварки эпицентр нагрева должен быть в точках между лентой и аккумулятором.

Вообще, контактная сварка аккумуляторов и обычная контактная сварка несколько различаются.
Обычная контактная сварка, когда свариваемые детали зажимаются между электродами, несколько проще - при такой сварке ток протекает от электрода через деталь1 и зону контакта к детали2 и к другому электроду - при этом сопротивление деталей и толщина в некоторых пределах не имеет большого значения.

Со сваркой аккумуляторов всё несколько сложнее - ведь доступ к месту сварки только с одной стороны. Ток проходит от электрода1 к электроду2 параллельно двумя путями - по никелевой ленте и по корпусу аккумулятора через точки контакта. При этом для сварки нужен только тот ток, который проходит по корпусу аккумулятора. А ток, проходящий по ленте, для сварки бесполезен и лишь способствует излишнему нагреву.
Это накладывает свои ограничения на процесс.
Например, тонкой (0.1мм) лентой любые аккумуляторы варятся легко, т.к. толщина (~проводимость) стенки аккумулятора больше чем у ленты и ток через неё течёт больше чем через ленту. А толстой (0.2мм) лентой тонкостенные аккумуляторы приварить трудно, т.к. либо тока недостаточно для сварки, либо ток избыточен и прожигает дырки в корпусе аккумулятора.
Если разобрать батарею какого-нибудь шуруповёрта, то можно увидеть, как там решают эту проблему - ведь там варят толстыми лентами для обеспечения наименьшего их сопротивления. Если применяются толстые ленты, то они как правило разрезаются вдоль таким образом, чтобы между точками сварки был разрез. При этом путь тока по ленте удлинняется, увеличивается сопротивление и баланс токов по ленте и по корпусу аккумулятора становится пригодным для сварки.

Я начинал эксперименты на выдержках времени 0.1 и 0.2 секунды - это слишком большие значения. Если выставить достаточный ток, то за это время успевают прогреться не только точки контакта, но и лента и корпус аккумулятора между ними. Если ставить электроды на расстоянии порядка 6-8мм друг от друга, то отдельные точки нагреваются докрасна, но ничего не прожигается и даже приваривается, а если ставить электроды очень близко (2-3мм), то между электродами в ленте и аккумуляторе прожигается узкая длинная дырка в виде трещины, разделяющей точки контакта. Что интересно, стенки дырки в ленте и в корпусе аккумулятора взаимно сплавляются и получается прочное дыркосварное соединение. Но для сборки батарей, конечно, дыркосварка не годится, т.к. она дырявит и перегревает аккумуляторы.
Также я заметил, что после точечного нагрева ленты и корпуса аккумулятора докрасна происходит окисление поверхностей и следующие точки сварки в потемневшей области нормально не провариваются. Необходимо уменьшать время сварки.

К концу экспериментов я перешёл на меньшие выдержки (0.05..0.07 сек) и попытался перейти на большие токи - результат стал лучше - потемнение металла вокруг точек уменьшилось, стабильность проварки увеличилась. Но у меня возникли проблемы с контактами реле времени (они начали через раз свариваться в замкнутом положении) и проблемы с автоматом в щитке - он не переваривает чудовищную индуктивность РЕТ-3000 при включении напрямую в сеть даже без нагрузки (ЛАТР при настройке на 220В практически исключается из работы, и нагрузка подключается параллельно входу).

В общем, для дальнейших экспериментов нужно собрать реле времени на симисторе и найти транс поменьше или розетку (т.е. автомат) побольше. Хотя, по идее, с симистором может быть и этот справится. И, я думаю, надо выкинуть из цепи ЛАТР - если зарегулировать время до 40-70мс, то избыточный ток не успеет ничего прожечь или перегреть. Да, а ещё нужно найти нормальную медь для электродов, ибо медь из жилы толстого провода слишком мягкая и кончики легко тупятся, если прижать посильнее. Нужно также следать нормальный держатель электродов, а то держать их отдельно руками неудобно - рук нехватает для остальных действий.
В общем, пока беру таймаут для доработки сварочного девайса.

Всем написавшим по существу большое спасибо - все мои соображения и догадки подтвердились, значит иду верным путём.

Продолжаем развивать тему... 

[ups-power]

Вот такой и пруток медный нашелся...

[nortelius]

Так делай из него электроды, я себе из медной шины сделал

[Lion]

Мне кажется за время, потраченное на бесконечные эксперименты, можно заработать денег даже больше, чем надо на нормальный китайский аппарат. Который "типа до 1мм", а по факту замечательно фигачит 0.3. Без дырок, осечек и как заведенный

[acyd]

[user]Lion[/user], продублируйте пожалуйста сюда ссылку на него
Тот что у Вас с Андреем фигурировал в видео?
Сколько будет такое удовольствие стоить с доставкой  и по весу в кг вещь солидная?

Все таки собрать самопальный сварочник соблазн не покидает, ради прикола.
Транс от микроволновки найден, обмотка высверлена,  провод 50 квадратов 1 виток намотан, мощные медные электроды выточены
Осталось схему собрать таймера.

Вот в плане ремонтопригодности батареи как быть со сваркой?
Н-р нужно найти дефектную ячейку. Секцию мы вычислили, а что дальше? Как оптимальнее разъединить банки, надо ли отрывать ленту?

[Lion]

Да, он самый. Килограмм 20 весит, за ссылкой лучше к Андрею. Один раз находил, и сейчас уже скорей всего протухла. С ремонтопригодностью конечно хуже чем с пайкой. Там просто вырваешь медную шину и постепенно меряешь напругу на индивидуальных ячейках. Тут хз. Оторвать на самом деле уже не получится. По крайней мере так, как у нас варилось с Андреем. Прям по фирменному, элемент выгибает, лента вырывается, а точки с ошметками остаются

[poraboloid]

Транс от микроволновки найден, обмотка высверлена,  провод 50 квадратов 1 виток намотан

1 витка мало будет, 3-4 надо по хорошему.
И 50 квадратов там совсем не обязательно, 10 за глаза для ленты.
Добавлено 27 Сен. 2014 в 22:29

С ремонтопригодностью конечно хуже чем с пайкой.  Тут хз. Оторвать на самом деле уже не получится. По крайней мере так, как у нас варилось с Андреем. Прям по фирменному, элемент выгибает, лента вырывается, а точки с ошметками остаются

Не надо вырывать, отрежь ножницами под  край ячейки.
Пусть часть ленты останется на банке, не мешает.
При восстановлении просто накладываем сверху новую полосу и провариваем.

[DIVAS]

Решил докупить ещё никелевой ленты в Китае, заодно посмотрел сварочники.
В принципе, вот что-то похожее на то что нужно:
http://item.taobao.com/item.htm?spm=2013.1.20141002.6.1nkAgX&scm=1007.10009.1442.0&id=23296684966&pvid=9f3d4f22-018e-4bc5-9927-e437bf411353

Наверное куплю его. Но, эксперименты всё равно продолжу - интересно всё же самодельный сделать.