Assemblare le batterie

Un altro capitolo dedicato a Tafarn-1. Questa volta, dopo aver scelto l’inverter, aver selezionato le batterie, di cosa parliamo? Semplice: assemblare le batterie tra loro. Vediamo come si può fare.

Non voglio lo spot welding!

Quasi tutti i progetti, gli Youtuber, gli Instagrammer, i Facebooker e gli Aliexpresser, che ho visto assemblare celle al litio 18650, hanno un solo mantra: per unire la batterie tra di loro si usa lo spot welding.

In pratica, le celle si uniscono tra di loro usando delle piastrine di nichel, o di rame ricoperto con nichel, e queste piastrine vengono saldate alla cella in modo permanente, usando una saldatrice.

Il principio di saldatura prevede di fare scorrere una corrente enorme tra due elettrodi in rame, creando un forte riscaldamento in un punto molto piccolo, al punto di fondere il metallo della piastrina con il metallo dell’anodo o del catodo della cella. Dato che le celle al litio si danneggiano velocissimamente se esposte ad alte temperature, bisogna limitare al massimo il riscaldamento della cella, rendendo la procedura di saldatura istantanea.

Dato che le attrezzature professionali per lo spot welding costano molto, sono nati molti progetti amatoriali per realizzare queste saldatrici, alcuni usando Arduino come controllore. Ecco un esempio di spot welding:

Lo potete vedere anche nell’intero video su Youtube.

Perchè non lo voglio usare

Lo spot welding, fornisce un sacco di vantaggi tra cui:

  • Massima libertà nel disporre le celle, in modo da rendere il pacco molto compatto.
  • Sicuramente economico rispetto ad altre soluzioni.
  • Conducibilità elettrica garantita anche per correnti elevate.

Ma ci sono anche alcuni problemi:

  • Bisogna avere l’attrezzatura per farlo (la saldatrice).
  • Bisogna rovinare per sempre le batterie (una volta saldata la placchetta, non si stacca più).
  • Non è pensabile smontare il tutto e ripartire, se sviluppando il progetto ti accorgi che, per esempio, ti servono più celle in parallelo.
  • Lo spot welding è per sempre! Scordati di usare le stesse celle per un’altro progetto, a meno di accettare che alcune si rovinino nel processo di separazione.

Dato che io non ho l’attrezzatura per saldare e soprattutto mi ricresce rovinare le batterie, con quello che costano, ho cercato di sviluppare questo progetto in un modo diverso.

Quali sono le alternative

I primi esperimenti li ho fatti con un portabatterie economico trovato su Amazon ad un costo veramente basso.

Dopo i primi esperimenti, però, mi sono reso conto che la soluzione non reggeva! In particolare i contatti a molla, se soggetti a correnti superiori a 2A hanno la pessima attitudine di diventare roventi! Avete capito bene, non roventi nel senso di caldi! Roventi nel senso di così caldi da diventare rossi e fondere il supporto in plastica.

Dettaglio della molla che forma il contatto negativo.

Alla base di tutto c’è un problema tecnico: per fare una molla serve l’acciaio, per farla in modo che non si ossidi serve l’acciaio inox, solo che non è un materiale con una buona conducibilità elettrica, quindi anche se Elon Musk usa l’acciaio inox per le sue astronavi Starship, questo non vuol dire che vada bene per farci un portapile.

Il passo successivo è stato cercare un portabatterie in grado di erogare correnti elevate. Cercando e ricercando finalmente ho trovato il prodotto giusto. Si tratta di un portabatterie per montaggio SMD con contatti in grado di erogare 10A senza battere ciglio!

Certo il fatto che un portapile a due posti costi come 3 celle Samsung, lo rende improponibile per il mio progetto, ma vi assicuro che le prestazioni sono eccezionali.

VRUZEND

Un’altra soluzione interessante è quella fornita da VRUZEND, un’azienda Indiana, ma che ha come consulente Micah Toll, l’autore di vari libri su bici elettriche, scooter elettrici e pacchi di batterie al litio fai da te.

La loro proposta è di usare contatti singoli, che si combinano tra di loro con un sistema ad incastro tipo coda di rondine, e che poi in qualche modo restano bloccati sulla cella, in modo da garantire un buon contatto elettrico.

Dal sito vruzend.com

Poi collegando opportunamente le piastrine forate si ottengono il numero di serie e di parallelo desiderati.

Molto bello, interessante, ma…

(lasciamo a Rovazzi la conclusione)

A parte le battute, sebbene conoscessi il prodotto, non lo potevo usare perché la corrente massima erogata dalla versione disponibile al tempo era di soli 3.5 A, mentre io volevo almeno 10A, quindi non c’erano speranze.

Quando è stata annunciata la nuova versione, ho capito che il mio progetto si poteva fare!

VRUZEND Versione 2.0

La versione 2.0 del “Battery Building Kit” è stata lanciata su Kickstarter il 17 Aprile 2018, ed io sono stato uno dei sostenitori.

Con ben 20A di corrente massima, sono perfette per la mia applicazione.

In due lotti, ne ho comperate quanto basta per collegare 128 celle, quindi ne ho alcune di scorta, se vi dovessero servire…

Il costo non è trascurabile, visto che servono 38 € per collegare 32 celle, ovvero leggermente più di un € per cella, ma anche in questo caso devo dire che il loro lavoro lo svolgono molto bene.

Per l’Europa, le potete comperare su https://vruzend.co.uk/collections/battery-kits

Inoltre sono fatte in modo che è molto difficile provocare dei cortocircuiti accidentali, quindi mi sento sicuro anche lavorando a 60V. Un cortocircuito a queste tensioni penso che possa polverizzare un cacciavite senza problemi.

Finalmente possiamo montare la batteria

Ecco arrivato il momento di montare il tutto. In questo video del mio canale, Low Battery, mostro come fare ad assemblare il pacco di batterie.

Conclusioni

Mi sembra incredibile che sia passato solo un anno e qualche mese dal video di cui sopra! Nel frattempo hanno creato una nuova versione del kit di montaggio delle batterie, che si chiama V2.1 e che aggiunge delle viti per solidificare meglio il pacco e garantire un migliore contatto. In effetti questo risolve un problema che anche io ho notato, e che in uno dei prossimi articoli descriverò in dettaglio.

Basta così! Ora vado a farmi un caffè, rigorosamente alimentando la macchina con il mio battery pack!

Autore: Gianbattista

Appassionato di tecnologia, è l'autore di Qt5 Quanto Basta. Per lavoro mi occupo di elaborazione delle immagini per applicazioni industriali.

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