איך נבנית סוללת ליתיום - מהתא הבודד ועד החבילה המוגמרת

הרבה לקוחות שואלים אותנו מה בעצם קורה בין הרגע שהם משאירים סוללה במעבדה לרגע שהם מקבלים אותה בחזרה. התשובה הקצרה: חבילת סוללה היא לא מוצר אחד אלא הרכבה של עשרות תאים קטנים, וכל שלב בהרכבה הזו קובע כמה כוח היא תיתן וכמה זמן היא תחזיק. הנה כל התהליך, בלי הנדסה.

שלב 1: התא הבודד, והמגבלה שלו

תא ליתיום 21700 - המספר הוא פשוט המידות שלו, 21 מ"מ קוטר ו-70 מ"מ גובה - נותן בערך 3.6 וולט ובערך 5 אמפר-שעה. זה מספיק לפנס, לא לכלי רכב. אופניים חשמליים צריכים 36 או 48 וולט, קורקינט 48 או 60, ואופנוע אינדורו 72. כל חבילה היא לכן פתרון לאותה בעיה: איך מגיעים מתא אחד קטן למתח ולקיבולת שהכלי באמת דורש.

שלב 2: מקבילית - צוברים קיבולת

כשמחברים כמה תאים במקביל (פלוס לפלוס, מינוס למינוס), המתח נשאר בדיוק אותו דבר אבל הקיבולת מצטברת. ארבעה תאים של 5 אמפר-שעה במקביל נותנים קבוצה אחת של 3.6 וולט ו-20 אמפר-שעה. הקבוצה הזו מתנהגת מעכשיו כמו תא אחד גדול, וזה מה שהאות P מסמנת: 4P פירושו ארבעה תאים בכל קבוצה.

יש לזה תוצאה שנייה שפחות מדברים עליה: ככל שיש יותר תאים במקביל, כל תא עובד פחות קשה על אותה נסיעה. זו אחת הסיבות שחבילה גדולה יותר לא רק נוסעת רחוק יותר - היא גם מחזיקה יותר שנים.

שלב 3: טור - צוברים מתח

עכשיו מחברים את הקבוצות בטור, פלוס של אחת למינוס של הבאה. כאן המתח מצטבר: שלוש-עשרה קבוצות של 3.6 וולט נותנות חבילה של 48 וולט. זו האות S, ו-13S4P פירושו שלוש-עשרה קבוצות של ארבעה תאים - 52 תאים בסך הכול.

שים לב שהמתח שכתוב על הסוללה הוא המתח הנומינלי, לא המקסימלי. חבילת 48 וולט מגיעה בפועל לכ-54.6 וולט כשהיא טעונה במלואה, ויורדת לכ-39 וולט כשהיא ריקה. זה נורמלי לחלוטין, וזה גם למה אי אפשר לשפוט סוללה לפי מדידת מתח אחת בלי להסתכל על מה קורה מתחת לעומס.

שלב 4: ריתוך, לא הלחמה

את החיבורים בין התאים מרתכים בריתוך נקודתי דרך פסי ניקל - לא מלחימים. ההבדל הזה הוא לא עניין של נוחות: מלחם מחזיק חום על התא במשך שניות, והחום הזה הורס את הכימיה בתוך התא באזור החיבור. ריתוך נקודתי מעביר זרם גבוה מאוד לאלפית שנייה, והתא כמעט לא מתחמם.

עובי פס הניקל נבחר לפי הזרם שהחבילה אמורה לתת. פס דק מדי הוא נקודת חום - הוא מתנגד לזרם, מתחמם, ובמקרה הגרוע נשרף. זה אחד המקומות שבהם חוסכים כסף בחבילות זולות, והוא לא נראה מבחוץ.

שלב 5: לוח ההגנה (BMS)

לוח ההגנה הוא המוח של החבילה. הוא מנטר כל קבוצת תאים בנפרד, מאזן ביניהן, ומנתק את החבילה לפני שמשהו הופך למסוכן: טעינת יתר, פריקת יתר, קצר, זרם גבוה מדי או חום. סוללת ליתיום בלי לוח הגנה היא לא סוללה זולה יותר - היא סוללה שאי אפשר לבטח את השימוש בה.

שני דברים שכדאי לדעת עליו. ראשית, ללוח יש דירוג זרם משלו, והוא צריך להתאים לבקר של הכלי - לוח חלש מדי יעצור את הכלי בדיוק ברגע שדורשים ממנו כוח. שנית, יש לוחות "חכמים" עם בלוטות' ואפליקציה, שמראים את מתח כל קבוצה בנפרד. זה לא גאדג'ט: זה מה שמאפשר לראות תא שמתחיל ליפול חודשים לפני שהסוללה נעצרת בדרך.

שלב 6: אריזה, ובדיקה לפני שזה יוצא

החבילה נעטפת - שרינק או מארז קשיח, לפי הכלי - כדי שהתאים לא יזוזו וכדי למנוע חדירת לחות. תזוזה היא לא עניין אסתטי: חבילה שמשתחררת בתוך המארז שוברת בסוף את נקודות הריתוך, וזה נראה בדיוק כמו תקלה חשמלית.

ואז בודקים. מודדים כל קבוצה, מריצים טעינה מלאה, ומוודאים שהחבילה נותנת את הקיבולת שהיא אמורה לתת ושכל הקבוצות מאוזנות ביניהן. סוללה שעברה את זה יוצאת עם מדבקה שמפרטת בדיוק מה יש בפנים - דגם התא, המתח, הקיבולת ולוח ההגנה.

למה כל זה חשוב לך כלקוח

כי כמעט כל ההבדל בין שתי חבילות באותו מתח ואותה קיבולת מוסתר בשלבים האלה. אותו 48V 20Ah יכול להיות בנוי מתאים מדורגים עם פס ניקל בעובי הנכון ולוח הגנה תואם, או מתאים ממוחזרים עם פס דק ולוח גנרי. שתיהן יעבדו ביום הראשון. רק אחת מהן תעבוד בעוד שנתיים.

הכלל הפשוט: בקש לדעת איזה תא יש בפנים ומה דירוג לוח ההגנה. מי שבנה את החבילה יודע לענות על זה מיד.

רוצה לדעת מה מתאים לכלי שלך? אנחנו בודקים את הסוללה הקיימת ללא עלות ואומרים בדיוק מה היא צריכה - תיקון, חידוש או חבילה חדשה.