Constrúyase su propia bateria


Maker Batteries  pretende ser una forma nueva de  construir paquetes de baterías de iones litio en kit según las  necesidades en cuanto a tamaño, peso, potencia y capacidad  que se necesiten ..!todo ello  en el más puro «hágalo usted mismo»!

Su creador Micah Toll , es  diseñador  fabricante de baterías, poseyendo un sistema ,cuya patente esta  en trámite, que permite a cualquiera crear sus propias baterías de litio personalizadas. Micah empezó construyendo baterías de litio para bicicletas eléctricas hace unos años, para lo cual  tubo que invertir en costosas herramientas  incluyendo soldadores de punto y pasar un tiempo obteniendo las habilidades para utilizar las herramientas especializadas , lo cual le hizo pensar como podría hacerse sin esas costosas  herramientas (especialmente , el soldador de puntos ) así que se decidió a diseñar un kit de construcción de baterías que cualquiera pudiera  usar con herramientas convencionales sin necesidad  de un  soldador de

Aunque la idea  no es demasiado original (excepto por  el aspecto didáctico ) no obstante  éste kit ofrece una gran la singularidad, pues  las   baterías usadas en este kit genérico para construir cualquier batería ,  son Panasonic, es decir  la mismas que utiliza Tesla, tanto en su famoso PowerWall ,como en sus coches eléctricos ,  lo cual al menos debería ser garantía  de cierta calidad . Sus kits vienen determinados por diferentes capacidades máximas, entre 10.000 y 20.000 mAh y  desde  12, 24, 36, 48 o 52 voltios según la configuración elegida. También además de las baterías y conectores ,el kit incluye los conectores y el plástico termo retráctil para empaquetar las baterías.

USOS  DE LAS BATERÍAS

Las baterías se pueden utilizar para almacenar energía solar procedente de paneles fotovoltaicos o incluso  la  procedente del enchufe de casa durante las horas en las cuales la tarifa es más barata y usarla después —convirtiendo la tensión a 220 voltios usando un inversor—, cuando la tarifa aumenta.

Por supuesto también están las aplicaciones comunes en vehículos teledirigidos, drones, bicis eléctricas, etc. todos ellas, eso si , cargándolas con un cargador convencional, así que ahora con este kit ,como admite tantas combinaciones, este técnica permite construir cualquier batería de litio de tamaño que se precise.

Las opciones como  vemos son casi infinitas:

  • Sistema de almacenamiento de energía de fuera de la red para su cabina o RV!
  • Para bicicletas eléctricas!
  • Hacer una batería para RC drone, avión o coche que pese menos y tengan una mayor capacidad que la batería original!
  • Construir su propio mini Tesla Powerwall (o tamaño, o incluso más grande!)
  • Hacer un Banco de baterías portátiles para alimentar sus dispositivos sobre la marcha
  • Agregar una segunda rejilla de la energía a su hogar alimentado con energía renovable!
  • ¡Y mucho más! ¡Las posibilidades son limitadas solamente por su imaginación!

Tipos de baterías

En este kit  el elemento mínimo son las   baterías que vienen en  módulos de células conectadas en paralelo  pudiendo ser configuraciones de 3 células ( en forma de triangulo o en linea   )  o de 6 en linea paralelo  para llegar a conseguir 3.6V  /10.5AH o 3.6v /20.4AH respectivamente.

Los módulos triangulares son ideales para crear baterías de formas únicas, lo cual es especialmente útil para las baterías de bicicletas eléctrica, porque necesitan a menudo un numero impar de estas   y, además, pueden  caber en formas irregulares  donde se requieren formas tales como triángulos y trapecios.

Los módulos rectos son mejores para las baterías donde la forma es menos importante y simplemente hay que apilarlas de forma correcta. Los pequeños módulos rectos 3 celdas son ideales por tanto para pequeñas baterías de drones con grandes capacidades.

Las baterías de 6 celdas más grandes son mejores para aplicaciones que requieren capacidades incluso mayores, como almacenamiento de energía en el hogar o los bancos de energía portátil.

KITS TIPO HÁGALO USTED MISMO

Estos kits se  ha previsto para  3 tipos diferentes de usos  diseñados para construir las siguientes aplicaciones :

  1. Baterías de RC (aviones teledirigidos, coches RC, etc.)
  2. Baterias bicicleta eléctrica
  3. Baterías de gran capacidad multipropósito (almacenamiento de energía de fuera de la red, bancos de energía portátil, ebikes, etc.)

Los kits vienen con todas las piezas necesarias para construir las baterías, incluyendo las células, cables, conectores, realización de tiras de níquel  y el  acolchado de la espuma protectora termo retráctil . Las baterías de RC incluyen un conector de equilibrio para la carga mientras que todos los kits incluyen un sistema de gestión de batería (BMS) para proteger y equilibrar las células durante la carga así como para proteger la batería entera durante el uso.

En el ejemplo siguiente veremos un kit de una batería de 48V 10AH ,  típica para emplearla en una bicicleta eléctrica

Se usan 13 módulos  de 3 células en triangulo cada uno , con una capacidad de 3.6V y 10AH por módulos. Se conectan  en asociación serie , lo cual en total  por tanto nos  da una capacidad de 10AH ( es decir la capacidad de cada modulo)  y una tensión nominal final de 3.6v x 13=46,8V

Example of a 48V 10AH Maker Battery kit

Ahora veamos un nuevo ejemplo de un kit a batería 36V 20AH.

Se usan 10 modulos de 6 celulas con una capacidad de 3.6V y 20.4AH  por módulo . Estos módulos se coenctan en asociación serie , lo cual en total  por tanto nos  da una capacidad de 20.4AH  y una tensión nominal final de 3.6v x 10=36V

Example of a 36V 20AH Maker Battery kit

Como vemos estos Kits de batería del fabricante vienen con todos los materiales que se necesita para construir tu propia batería de ion de litio, pero todavía se necesita algunas herramientas para montarlos,por lo que si se decide a  hacerlas por usted mismo ,  deberá  asegurarse de  tener las siguientes herramientas y accesorios:

A continuación se muestran dos guías descriptivas rápidas del proceso básico para el montaje de un fabricante de la batería   en  4 sencillos pasos:

Aunque con cada kit de batería  envían  instrucciones por escrito y en los videos  hay  instrucciones que detallan cada paso del proceso de montaje, como vemos en realidad es bastante sencillo una vez que se tienen todos los componentes

A modo de resumen con estos kits  podemos conseguir las siguientes típicas agrupaciones de baterías:

Y en el siguiente vídeo podemos ver el proceso total desde el principio hasta el final:

Algunas notas acerca de la seguridad:

Todos hemos escuchado historias últimamente sobre la batería de litio relacionadas con incendios, en particular desde los  «hoverboard»    hasta lso recientes  teléfonos Galaxy note 7. Sabemos pues  que las baterías de litio pueden ser peligrosas, así que es importante entender lo que ha provocado estos incendios y los pasos que se deberían tomar para garantizar que esto no sucede con las baterías que podamos construir nosotros mismos.

En primer lugar, el número de incendios de batería de litio en estos productos defectuosos fue estadísticamente pequeño, ocurriendo en menos de 1 de cada 100.000 casos. Aún así, la causa de los incendios fue debido al pobre diseño  por lo que esta claro que podrían haberlo evitado. Los juguetes tipo hoverboard utilizan las células de batería chinas más baratas disponibles. En la mayoría de los  casos están mal hechas las células, por lo que fácilmente pueden entrar en cortocircuito, sobrecarga y provocar un incendio.

Por tanto  a la hora de componer una batería debe asegurarse que su  fabricante utilice solamente las más alta calidad pilas de litio disponibles,  como por ejemplo las fabricadas en Japón por Panasonic ( las células de 18650B que son exactamente  las mismas usadas por Tesla en sus vehículos eléctricos).

La batería del Samsung Galaxy note 7  tubo  problemas de incendios por una razón diferente. Aunque e la investigación todavía se está realizando, el consenso general ahora es que el teléfono fue diseñado incorrectamente y aplica demasiada presión en la bolsa de la batería del teléfono, apretándola y pudiendo causar un cortocircuito que en raros casos condujo a un fuego. Por esta razón usar  baterías con armazón reforzado, revestido del metal  están específicamente diseñados para ser más fuertes y resistir daños físicos para asegurarse de que sean tan seguras como sea posible.

Aún más, hay algunos  fabricantes de baterías que incorporan otras múltiples características de seguridad en tres niveles diferentes, como se muestra a continuación:

Maker Batteries incorporate three levels of safety features

COMO CARGAR UNA BATERÍA

Para todos los cargadores  ,se debe  determinar si el cargador es compatible con la batería, sólo confirmando el voltaje de salida con el proveedor y comprobando que es un cargador de voltaje actual y constante (CC-CV).

  • 12V (3 células en serie) = 12.6 voltaje de carga
  • 24V (7 células en serie) = 29.4V voltaje de carga
  • 36V (10 células en serie) = 42.0V voltaje de carga
  • 48V (13 células en serie) = 54.6V voltaje de carga
  • 52V (14 células en serie) = 58.8V voltaje de carga

Todos los kits de batería (excepto los kits de batería del RC) vienen con un conector de 2,5 mm DC cargador previamente soldado a los BMS como el extremo macho del conector para añadir a su cargador. Si su cargador tiene la opción de llegar con un conector de CC de 2.5mm, le ahorrará el esfuerzo de agregar el conector incluyendo a su cargador. Para baterías de RC, necesitará un cargador de equilibrio.

El proyecto en si  de construcción de baterías de Ion de litio  en Kit estaba buscando financiación en kickstarter    pero NO han  alcanzado el objetivo marcado, de modo que dejamos aqui la información   porque es posible realizarlo por medios propios todo el montaje

¿Se puede reparar una batería agotada?


Cuando una batería esta mucho tiempo descargada , o muy vieja , etc… se dice que se ha «sulfatado» porque básicamente , se forman  sales de plomo y azufre (sulfato-de-plomo) que se adhiere a la placa esponjosa del negativo  bloqueando las reacciones químicas. Normalmente llegado a esta batería se da por perdida para siempre y se reemplaza por otra nueva….

Con un poco de astucia ( y sobre todo que ahora que el plomo vale tres  veces mas  ) , las viejas  baterías incluso aunque no sean de plomo o gel (NiCD  o iones de Litio)   aun se puede alargar su vida util¿pero cómo?Pues  vamos a ver dos métodos,  siendo el primero útil solo para las baterías de plomo o las gel de Pb y el segundo método  idóneo para todo tipo de baterías  (Pb ,Gel de Pb  ,NiCd, Li+, etc )

El segundo método como vamos  a ver es el mas efectivo y seguro  !incluso  puede ser útil en caso de emergencia para recuperar combinaciones de pilas domesticas alcalinas!

ATENCIÓN: NO NOS HACEMOS RESPONSABLES DESDE ESTE SITIO DE LOS POSIBLES ADVERSOS  Y PELIGROSOS QUE PUEDAN OCURRIR  EN EL TRANSCURSO DE INTENTAR RENOVAR UNA BATERÍA AGOTADA

 SI INTENTA RECUPERAR UNA BATERÍA AGOTADA PROTÉJASE OJOS  ; BRAZOS Y MANOS   EXTREMANDO LA PRECAUCIÓN.

SOLO INTENTAR EN CASO DE EMERGENCIA   Y CUANDO DEMOS POR PERDIDA LA BATERÍA PUES TENGA EN CUENTA QUE EN  TODO CASO PODEMOS RECUPERAR SOLO EN UN TANTO POR CIENTO LA CAPACIDAD TOTAL DE LA BATERIA QUE DEPENDERÁ DEL ESTADO EN QUE SE ENCUENTRE

METODO  1: AÑADIR AGUA DESTILADA  (BATERÍAS DE GEL O PLOMO)

Bueno la cuestión es que las baterías de plomo ácido  modernas  o las de gel  el electrolito está gelificado y absorbido en los aisladores de entre las placas, que en vez de ser rígidos, son una especie de paño sintético, son baterías «libres de mantenimiento».Con el correr del tiempo esta se secan, lo mismo que cuando las baterías del auto se quedaban sin agua. Así que el truco consiste en sacar los taponcitos de goma que hay debajo de la tapa que ya sacamos y reponerle líquido (pueden ser dos y hasta tres tapas, según el fabricante)

Para intentar reparar la batería necesitará:

  •  Jeringa de 3 cm
  •  Voltímetro o multímetro
  •  Cargador de batería o fuente de alimentación
  •  Los cables de cocodrilo «que se utiliza con la fuente de alimentación»
  •  Agua destilada
  • Muy importante por su seguridad : gafas  y guantes químicos

Atención !No toque el agua que puede salir  de la batería pues  es ácido que al ser tan  corrosivo podría generarle quemaduras muy graves

El método  es valido  para intentar reparar  baterías de gel, compuestas por ácido y plomo simplemente agregando agua destilada en sus celdas para reactivar su carga original pero también es funcional para baterías de plomo selladas.  El método   funciona en el 90% de  los casos pero en caso de recuperarla  la batería funcionará entre el 50% ~ 70% de la capacidad  que tenia.

 

PASOS A SEGUIR:

  1. En la batería sellada nos encontraremos con tapa en la parte superior de la batería:simplemente eliminarlo  poco a poco con un destornillador plano hasta el final donde  nos encontraremos con 3 agujeros cubiertos por tapas de goma. Ahora tenemos que eliminar esta capsula también.
  2. Ahora vamos a medir voltios de esta batería. Por ejemplo  puede ser una lectura de 0,76 voltios,lo cual quiere  decir que la batería esté completamente seco desde el interior
  3. Ahora lo que necesitamos en esta etapa es llenar la batería con agua destilada para activar el ácido de nuevo, por lo tenemos que volver a llenarlo con una jeringa poco a poco o hasta que el agua salga de todos los agujeros y medir la tensión:si  se encuentra que aumentó en mVolts, eso es bueno, así que no se  preocupe
  4. Después de llenar la batería con el agua que necesitamos para asegurarnos de que se mezcla con ácido seca dentro de la batería para reactivar de nuevo  ésta
  5. Debería utilizar cualquier  un cargador   adecuado  a la tensión de la batería y conectarlo  a los bornas
  6. Ahora bien, esperar 5 minutos hasta ver que las burbujas salen de los agujeros. Si no hay burbujas o provienen de cualquiera de los 3 agujeros puede  invertir negativo y positivo y esperar 1 ~ 3 min  máximo (ESTO ES MUY PELIGROSO POR LO QUE DEBE ESTAR PROTEGIDO  Y POR  ELLO  NO DEBE DEJARLA SOLA NI SOBREPASAR EL TIEMPO MÁXIMO DE 3 MINUTOS)
  7. Si salen de los agujeros demasiado rápido como hirviendo cortar de inmediato la alimentación y vuelva a conectar negativa y positiva la derecha de nuevo
  8. Cuando el proceso este regularizado ( salen burbujas por todos los agujeros ) ha terminado el proceso así que puede sacar el  agua no consumida de la parte superior de 3 agujeros con una  jeringa y dejar de cargar la batería
  9. No cubra los agujeros hasta que se recupere la  tensión de la batería (debería  comprobarlo  cada  hora)
  10. Cuando  se seque  el tejido ya puede  cubrir todas los agujeros   reponiendo todos los tapones sacados  en el punto 1
  11. !Felicidades su batería está funcionando de nuevo !

Si quiere saber mas detalles de este proceso  consulte este instructable

MÉTODO 2  :  USO DE UN PUENTE DE DIODOS  Y UN CONDENSADOR

Existe un método bastante práctico ,económico y bastante mas seguro que el método anterior para intentar reparar  todo tipo de baterías  (Pb ,Gel de Pb  ,NiCd, Li+, etc )

La versatilidad del  método es tal que incluso   puede ser  utilizado en caso de emergencia para recuperar combinaciones de pilas domesticas alcalinas,pero eso si ,solo  «pilas »  alcalinas ,basándose es que realmente este tipo de pilas ,aunque le parezca increíble , en realidad si son recargables.

Para intentar reparar una batería necesitará:

  • Un puente de diodos de potencia de 50A  y 10ooV ,como por ejemplo  el modelo KBPC 5010( puede conseguirlo aqui )
  • Un radiador para el diodo
  • Un condensador  entre 10mF a 50mf  1000V no polarizado (dependerá de la capacidad de la batería a recargar). Puede conseguir uno de 2omf y 400V aqui 
  • 2 bornas de cocodrilo
  • 1 cable AC

El Recuperador y cargador de baterías  se basa  en  que las baterías  dejan de admitir carga por la sulfatación de las placas, limpiando  mediante este sistema  el sulfato entre las placas reviviendo las baterías hasta un 85 % de cuando eran nuevas. En el 90 % de los casos son recuperables por bastante tiempo mas de uso usando este sistema

El circuito como puede ver en  el esquema de mas abajo ,no puede ser mas simple ,  pues  como adelantábamos,   solo se utiliza un puente de diodos de potencia ( es muy conveniente acoplarle de hecho un radiador ) y un condensador  no polarizado  de unos 400V  (normalmente usados en el arranque de  motores de alterna)

supercargador

Como punto muy importante,para seleccionar el condensador  es qeu debe estar dimensionado para que no proporcione mas de 1/1o la intensidad máxima soportada por la batería , es decir la batería debe ser cargada con un 10 % del amperaje total de la misma.

Por ejemplo  si la batería tiene una capacidad de 10 amperios/hora  (10AH) , la carga deberá ser como máximo de 1 amperio, regulándose precisamente este amperaje  con la capacidad del condensador (a mayor capacitancia, mayor amperaje de carga),resultando  el voltaje   de salida que recibirá la batería  variable yendo  acomodándose  a medida que adquiera carga

Es muy importante anotar  que la tensión de alimentación de  este circuito sera de 220 o 110 voltios de alterna por lo que habrá que extremar la precauciones  sobre todo a la hora de manipular el circuito,

Como referencia  tenemos aquí una tabla que relaciona  capacidades de condensadores para obtener la corriente necesaria:

4,5V ( 3 pilas AAA en serie) 1,5mF
 5,5V /4 pilas AA en serie)  1,5mF
 bateria de 12V 1,2AH  2,5mF
 Bateria de 3,7V Iones Litio 2,2AH  2,5mf
 Bateria de gel 12v 2,3AH  3,75mf
 Bateria de gel de 4v  4,5AH  5mf
 Bateria de gel 6v 5AH 5mf
 bateria de gel  12v 4,5AH  5mf
 Bateria de gel 12v  7AH  10mf
 Bateria de gel  12v 12AH  15mf
 Bateria Pb 12v  45AH  50mF
   

Nota: si no se dispone o no conoce la capacidad del condensador necesaria  empiece  por la mas baja  y vaya subiendo el valor de este. Si no dispone de condensador de la capacidad adecuada también puede asociar condensadores en paralelo para obtener la capacidad necesaria( en paralelo se suman las capacidades)

Es muy interesante  destacar que, como básicamente  el método para obtener la corriente adecuada esta basado en la experimentación , es muy interesante  que en la carga usemos un voltímetro  y un amperímetro para vigilar  tanto la tensión de la batería  como la corriente absorbida , variando en función de esto el condensador  siguiendo la regla de no superar 1/10 el valor de la capacidad de la batería.

Y un ultimo apunte:  el tiempo necesario dependerá de  la capacidad de la batería : como sabe la capacidad en amperios x hora y sabe la corriente aplicada  en amperios simplemente    tendrá que  dividir  ambos valores para obtener el tiempo en horas  necesarias para  que este cargado su batería

NOTA: Si la tensión es anormalmente alta o muy baja  es síntoma de que la batería no se puede recuperar…!lo siento!