Σε προηγούμενη ανάρτησή μου αναφέρθηκα στην παραπάνω μπαταρία λιθίου που λάβαμε για αναγόμωση, της οποίας τα στοιχεία Λιθίου 18650 ήταν συγκολλημμένα στην συγκεκριμένη μπαταρια με κολλητήρι και καλάϊ, και σαν αποτέλεσμα χαρακτήρισα την μπαταρια αυτή επικίνδυνη και βραδυφλεγή βόμβα έτοιμη να εκραγεί!!
Σε αυτήν την ανάρτηση θα ήθελα να εξηγήσω τον καλύτερο (και μοναδικό σωστό) τρόπο συγκόλλησης μπαταριών λιθίου.
Η καλύτερη, πλέον ενδεδειγμένη και ασφαλής λύση είναι να χρησιμοποιούνται ταινίες νικελίου και να συγκολλούνται με τους ακροδέκτες της μπαταρίας με την χρήση Ηλεκτροπόντας.
Συγκόλληση με Ηλεκτροπόντα (Spot Welding)
Η Ηλεκτροπόντα λειτουργεί με την απελευθέρωση ενός παλμού (ή δύο) υψηλού ρεύματος μέσω δύο ακίδων χαλκού. Οι Ακίδες πρέπει να αγγίζουν το υλικό, την ταινία νικελίου, που θα συγκολληθεί. Το υψηλό ρεύμα θερμαίνει στιγμιαία το νικέλιο σε θερμοκρασία μόλις 65°C , η οποία ειναι πάνω από το είναι σημείο τήξης του Νικελίου και μόλις το Νικέλιο ψυχθεί, οι επιφάνειες των 2 μετάλλων (Νικέλιο με κεφαλή του στοιχείου) συγκολλούνται μαζί.
Οι περισσότερες ηλεκτροπόντες απελευθερώνουν πραγματικά δύο παλμούς του ρεύματος. Το πρώτο είναι ένας σύντομος παλμός που θα μαλακώσει το νικέλιο και θα κάψει τυχόν ρύπους. Κατόπιν οι ακίδες χαλκού κάνουν πολύ καλύτερη την επαφή με το νικέλιο. Αυτό κάνει το δεύτερο, μεγαλύτερο παλμό πιο αποτελεσματική. Είναι ο δεύτερος παλμός που προκαλεί τη συγκόλληση.
Ταινία (λαμα) Νικελίου -Νικέλιο καθαρότητας 99.96%
Το καθαρό νικέλιο καθαρότητας 99.96% είναι το ιδανικό υλικό για να συγκολούνται μπαταρίες λιθίου (στοιχεια) με συγκόλληση με Ηλεκτροπόντα για τους παρακάτω λόγους:
1) Το νικέλιο είναι 12 φορές πιό αγώγιμο από το ανοξείδωτο. Μπορεί να φέρει τα υψηλά τρέχοντα φορτία χωρίς σημαντική στρέβλωση.
2) Το νικέλιο είναι 4 φορές πιο ανθεκτικό του χαλκού. Βέβαια, ο χαλκός, το ασήμι, ο χρυσός, και το αργίλιο είναι όλοι καλύτεροι αγωγοί από το νικέλιο, αλλά όταν πρόκειται για τη συγκόλληση στοιχείων, χρειαζόμαστε ένα μέταλλο για να λιώσουμε. Αν προσπαθούσαμε να συγκολλήσουμε τις λωρίδες χαλκού, οι ακίδες χαλκού της Ηλεκτροπόντας θα κατέληγαν συγκολλημένοι στις λουρίδες χαλκού, και αυτο ειναι κάτι που δεν θέλουμε! Το νικέλιο έχει αρκετή αντίσταση για να απορροφήσει κάποιο ρεύμα και θερμότητα και να φθάσει εύκολα στο σημείο τήξης του (65°C).
Για τους σκοπούς της κατασκευής πακέτων μπαταριών, χρειάζεται ταινία Νικελίου των 8 χιλιοστών (φάρδος) x 0,15 χιλιοστά (πάχος). Με αυτές τις διαστάσεις, μία λωρίδα Νικελίου μπορεί να δεχθεί με ασφάλεια 5 Αμπερ ρεύματος. Αλλά τα πακέτα μπαταριών (battery packs) πρέπει να παραδώσουν 20 Αμπερ ή και παραπάνω. Έτσι, σε πολλά μέρη υπάρχουν πολλαπλές λωρίδες Νικελίου που επικαλύπτουν το ένα με το αλλο και συγκολλούνται μαζί. Οι συνδυασμένες ταινίες Νικελίου επαρκούν για τη μεταφορά του φορτίου 20 Αμπερ.
Γιατί όχι συγκόλληση με κολλητήρι και καλάϊ?
Ειναι εύκολο και δελεαστικό να κολλήσει κάποιος “ανίδεος” με σύρμα χαλκού και καλάϊ τα στοιχεία λιθίου μεταξύ τους!!! Οι περισσότεροι μη επαγγελματίες που απασχολούνται κάπως με τα ηλεκτρονικά έχουν ήδη ένα ηλεκτρικό σίδερο συγκόλλησης (ηλεκτρικό κολλητήρι) χάλκινο σύρμα και καλάϊ. Αλλά λαμβάνοντας υπόψη ότι, οι συγκολλητές στοιχείων με Ηλεκτροπόντα δεν είναι τόσο κοινοί και επειδή ειναι και ακριβοί, δεν συμπεριλαμβάνονται στον εξοπλισμό των ευκαιριακών ηλεκτρονικών τεχνιτών!!
ΠΡΟΣΟΧΗ !! Στις μπαταρίες λιθίου, η θερμότητα είναι ο εχθρός.
Θα είναι ωφέλιμο να παρακολουθήσετε σε αυτό το youtube βίντεο της θερμική διαρροή των στοιχείων λιθίου (Li-ion). Τα στοιχεία λιθίου που φθάνουν σε θερμοκρασίες υψηλότερες από 130°C, είναι ευαίσθητα σε θερμικές διαρροές. Το καλάϊ που λιώνει στους 188°C και με τα ηλεκτρικά σίδερα συγκόλλησης (κολλητήρια) να φθάνουν συχνά στους 316°C ή και περισσότερο ταλαιπωρούν αφάνταστα, και πιθανόν να καταστρέψουν εντελώς τα στοιχεία λιθίου!!!. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου απορροφούν γρήγορα τη θερμότητα της συγκόλλησης και του κολλητηριού και τα εσωτερικά χημικά συστατικά των στοιχείων λιθίου ελυκολα φτάνουν και ξεπερνούν τους 129°C.
Μερικά επώνυμα στοιχεία λιθίου 18650 καλής ποιότητας, με καλή ποιότητα κατασκευής, πιθανόν δεν θα εκραγούν κατά την συγκόλληση με κολλητήρι και καλάϊ. Αλλά ΠΑΝΤΑ υπάρχει κίνδυνος. Και σίγουρα, η μεγάλη θερμότητα θα βλάψει τα στοιχεία λιθίου.
Σίγουρα τα στοιχεία λιθίου που έχουν συγκολληθεί με κολλητήρι και καλάϊ θα έχουν λιγότερη χωρητικότητα και μικρότερη διάρκεια ζωής.
Και η συγκόλληση στοιχείων με Ηλεκτροπόντα παράγει επίσης στιγμιαία θερμότητα. Αλλά η θερμαινόμενη περιοχή είναι τόσο μικρή και η διάρκεια είναι επίσης τόσο μικρή, ούτως ώστε η θερμοκρασία απο την κεφαλή του στοιχείου μόλις και μετά βίας διεισδύει στο εσωτερικό του στοιχείου. Εδώ είναι ένα βίντεο συγκρίνοντας συγκόλληση με κολλητήρι και καλάϊ με και συγκόλληση στοιχείων με Ηλεκτροπόντα από μια θερμική κάμερα.