Batteries recovery

Low-tech Lab

https://wiki.lowtechlab.org/wiki/R%C3%A9cup%C3%A9ration_de_batteries/en

Dernière modification le 09/04/2020

Difficulté

Medium Moyen

Durée

3 hour(s) heure(s)

Coût

5 EUR (€)

Description

Recycle¨computer battery cells to create a photovoltaic lamp.

Sommaire

en fr 1

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Introduction

Video

CONTEXT :

Lithium is a natural ressource which is increasingly used in car batteries, phones and computers. This resource is gradually depleting. Its intensive use in batteries is mainly due to its capacity to store more energy than nickel and cadmium. As the replacement of electrical equipments and electronic devices is accelerating, these equipments become an increasingly significant source of waste (WEEE : Waste electrical and electronic equipment). At the present time, France produces 14 to 24 kg (30 to 52 pounds) of electronic waste per inhabitant per year. This rate increases by about 4% every year. In 2009, only 32% of young (18 to 34 years old) French have recycled their electronic waste. The same year, according to Eco-systèmes (https://www.ecosystem.eco), recycling 193 000 tons of WEEE between january and september would have avoided the emission of 113 000 tons of CO2.

Yet, these electronic waste have great recycling potential. One way is to reuse the lithium contained in computer battery cells. When a battery stops working, it means that one or several cells are defective but the other cells are still in working condition and therefore reusable.

We can create a separate battery from these working cells, and use it to power an electric drill, recharge a cellphone, or connect it to a solar panel and power a lamp. By connecting several cells together it is also possible to create batteries for bigger devices.

Youtube

1. 
2. 

Matériaux

1- Computer battery

2 - Solar panel (e.g. 5V-6V mini solar panel)

3 - Charge and discharge controller (e.g. 4-8V 1A Charging Module Mini Li-ion USB Arduino)

4 - Tension regulator : DC/DC booster MT3608 (electrical component which transforms the 3.7 V current from the batteries to 12 V)

5 - LED Lamp (e.g. 2 strips of 5 SMD 5050 LEDs)

6 - Light switch (to open the circuit and cut off the light)

7 - Box (cardboard, wood, 3D printed...) with 2 openings to fit the solar panel and the light diffuser (plan to also fit the light switch and USB output)

8 - Light diffuser (for diffusing light from LEDs)

9 - Tape

Outils

For extracting the battery cells :

a- Gloves (to avoid cutting yourself with the battery's plastic parts or with the nickel strips between the cells)

b - Hammer

c - Chisel

Power Bank (Power Bank Battery Case Box Charger Flashlight)

e - imax B6 charger

f - 2 neodymium magnets

g - Wire cutter

For making the lamp :

h - Soldering iron

i - Tin

j - Glue gun (and glue sticks)

g - Wire cutter

Étape 1 - How it works

This tutorial shows how to recover the battery cells from a computer in order to create a new battery. Powered by a solar panel or by a USB port, it will allow you to light a LED lamp.

The system works around three modules:

• the energy reception module: the solar panel and its charge controller

• the energy storage module: the battery

• le module qui rend l'énergie : la lampe LED et son régulateur de tension

Module de réception de l'énergie : panneau photovoltaïque & régulateur de charge

Le panneau photovoltaïque concentre l'énergie du soleil. Il permet de récupérer son énergie afin de la stocker ensuite dans la batterie. Mais attention, la quantité d'énergie reçue par le panneau étant irrégulière en fonction de l'heure qu'il est, du temps qu'il fait... il est important d’installer un régulateur de charge/décharge entre le panneau et la batterie. Celle-ci sera protégée entre autre contre la surcharge.

Module de stockage de l'énergie : la batterie

Elle est composée de deux cellules en lithium récupérées dans un ordinateur. Pour schématiser à l'extrême, une batterie, c'est un peu comme un boîtier qui contiendrait plusieurs piles : chacune d'entre elles est une cellule, une unité qui fournit du courant à l'appareil par réaction électrochimique.

Les cellules qu’on trouve dans les ordinateurs sont des cellules au lithium. Elle ont toutes la même capacité à stocker l’énergie, par contre, leur capacité à la rendre est différente pour chacune. Pour former une batterie à partir de cellules il est important que ces dernières aient toutes la même capacité à rendre de l’énergie. Il faut donc mesurer la capacité de chacune des cellules pour composer des batteries homogènes.

Module qui rend l'énergie : la lampe LED et son régulateur de tension

Notre batterie nous délivre du courant en 3,7V et les lampes LED que nous avons fonctionnent en 12V. Nous avons donc besoin de transformer l'énergie de la cellule de 3,7V à 12V : à l'aide d'un régulateur de tension appelé DC/DC booster.

Une petite vis sur ce module permet de réguler la tension. Vous pouvez ainsi la régler sur 12V ou une autre grandeur si votre LED présente une autre tension.  

Étape 2 - Etapes de fabrication :

1) Extraction des cellules de la batterie d’ordinateur

2) Mesure de la capacité des cellules

3) Réalisation des 3 modules :

• panneau solaire + régulateur de charge 

• batterie

• régulateur de tension + lampe à LED

4) Liaison des 3 modules :

• le panneau solaire et son régulateur

• la batterie

• la lampe et son régulateur de tension

5) Construction du boîtier

6) Mise en place des modules dans le boîtier

Étape 3 - Extraction des cellules de la batterie d’ordinateur

1) Enfiler des gants pour protéger les mains.

2) Fixer la batterie sur un étau afin qu’elle ne bouge plus, et avec l’aide d’un marteau et d'un burin l'ouvrir. (image 1)

3) Isoler chaque cellule : décortiquer les cellules à l’aide d’une pince coupante, afin d'enlever tous les autres composants. (image 2)

4) A l’aide d’un voltmètre (voir réglages sur le schéma ci-contre), mesurer la tension des cellules pour repérer celles qui sont réutilisables.

Remarque : Toutes celles inférieures à 1 volt ne sont pas récupérables.

Attention : Si des cellules ont coulé (visible à l’extérieur de la batterie d’ordinateur), ne pas les démonter, à forte dose le lithium est dangereux pour la santé.

Étape 4 - Mesure de la capacité des cellules

Pour mesurer la capacité d'une cellule il faut la charger au maximum puis la décharger. Nos cellules sont constituées de lithium, or le lithium a besoin d’être chargé et déchargé correctement, la charge maximale étant de 4,2 V et la charge minimale de 3 V. Dépasser ces seuils endommagerait les cellules.

1) Se munir d’une Power Bank : un dispositif qui permet de charger plusieurs cellules en même temps via un port USB.

2) Charger les cellules et attendre que la charge soit complète (tous les voyants seront allumés), compter environ 24h. (image 3)

Les cellules sont toutes chargées au maximum (4,2 V), il faut désormais les décharger.

3) Se munir d'un Imax B6 : un dispositif permettant de décharger les cellules une par une et de calculer la capacité qu'elle à rendre l'énergie.

4) Régler le dispositif :

• le voltage : il vous est demandé quel type de piles vous voulez charger, choisir des cellules lithium. Le voltage va alors être réglé automatiquement à 3V (la décharge n’ira pas en dessous de 3V).

• l’ampérage : régler à 1A pour que la décharge soit assez rapide et sécurisée. Dans ces conditions comptez à peu près 1h à 1h30 pour la décharge.

5) Connecter les aimants au néodyme aux pinces crocodiles, puis les connecter aux cellules, les aimants servent à faire passer le courant entre l'Imax B6 et les cellules. (image 4)

7) Décharger la cellule jusqu’à ce que la décharge soit complète.

8) Noter la capacité sur la cellule. Plus la capacité de la cellule à rendre de l’énergie est importante mieux c’est.

9) Trier vos cellules: <1000 mA, entre 1000 et 1300, 1300 et 1500 et >1800 mA.

Remarque : Il est important de réaliser des batteries homogènes avec des cellules ayant à peu près la même capacité.

Étape 5 - Réalisation des chacun des 3 modules

Module 1 : Panneau solaire et régulateur de charge

1) Se munir de deux fils, un rouge et un noir, les dénuder à l'aide d'une pince coupante.

2) Souder le fil rouge sur le pôle positif du panneau solaire et le fil noir sur son pôle négatif.

Le régulateur de charge possède 2 entrées : IN - et IN + (qui sont indiquées sur le composant)

3) Souder le fil rouge (positif) au pôle IN + du régulateur de charge et le fil noir (négatif) au pôle IN -. (image 5)

Module 2 : Batterie

1) Scotcher les deux cellules ensemble pour faciliter la soudure.

2) Se munir de 2 fils un rouge et un noir, dénuder les bout sur quelques centimètres.

3) Souder en parallèle les deux cellules : le fil noir aux pôles négatif de chaque cellules et le fil rouge sur le pôle positif de chaque cellule. (image 6)

Attention : Isoler les soudures pour éviter les courts circuits, avec du ruban adhésif par exemple.

Module 3 : Régulateur de tension et LED

Le régulateur de tension possède deux entrées et deux sorties :

Entrées : VIN + et VIN - / Sorties : OUT + et OUT -

1) Se munir de deux fils (rouge et noir).

2) Souder le fil rouge avec l'entrée VIN + du régulateur de tension et le fil noir avec l'entrée VIN -.

La LED possède deux fils d'entrée, un fil positif et un fil négatif.

Attention : La polarité des fils n'est pas indiquée sur la LED. Afin de la connaître munissez vous d'un ohmmètre. Lorsqu'il indique une valeur nulle c'est que le fil est positif. Lorsqu'il indique une valeur élevée c'est qu'il s'agit du fil négatif.

3) Souder le fil positif de la LED à la sortie OUT + du régulateur de tension et le fil négatif à la sortie OUT -. (image 7)

Étape 6 - Liaison des 3 modules

1) Relier les câbles négatifs de la batterie et du convertisseur ensemble, en torsadant les fils.

2) Souder l’ensemble sur le pôle négatif du régulateur.

3) Faire la même chose avec les câbles positifs du convertisseur et de la batterie, puis souder l’ensemble sur le pôle positif du régulateur de charge. (image 8)

Remarque :' Le circuit est alors fermé et la lumière s’allume.

4) Couper le fil positif qui relie le régulateur au convertisseur pour ouvrir le circuit, on y ajoutera plus tard l’interrupteur qui permettra d’ouvrir et de fermer le circuit.

Étape 7 - Construction du boîtier

1) Se munir d'une boîte de la taille de votre panneau solaire et d'une profondeur d'environ 5 cm.

2) Ne garder que les côtés de la boîte, enlever le fond et le couvercle.

3) Faire un trou sur un des côtés de la boîte afin d'y insérer un interrupteur. (image 9)

4) Faire un second trou légèrement au dessus de l'emplacement du panneau solaire afin d'y insérer la sortie USB du régulateur de charge.

Étape 8 - Mise en place des modules dans le boîtier

1) Mettre le panneau solaire dans la boîte en premier (la face photovoltaïque en extérieur).

2) Ajouter l’interrupteur dans l’endroit prévu à cet effet.

3) Souder les deux bouts de câbles positifs du condensateur que vous avez coupé sur l’interrupteur. (image 10)

4) Coller le régulateur de charge au boitier avec un pistolet à colle, la face USB dirigée vers l'ouverture prévu à cet effet.

5) Coller la batterie sur le panneau solaire, coller la LED sur la batterie, puis le condensateur sur une des faces intérieure du boitier.

6) Rentrer tous les fils et ajouter le diffuseur de lumière en dernier.

Tous les éléments sont installés dans le boitier. (image 11)

7) Allumer l'interrupteur pour voir si tout fonctionne.

Étape 9 - Utilisation

Rechargez votre batterie en journée en mettant le dispositif au soleil. Allumer la lampe en soirée.

Contexte d'utilisation

Exemple : Au Sénégal, pour faire ses devoir le soir, au Maroc pour laisser son magasin allumé aussi longtemps que celui du voisin qui, lui, a de l'électricité, dans le désert, en transhumance...

Étape 10 - Conseils/Remarques

• Vous pouvez raccourcir les câbles si besoin (afin de faire rentrer le module électrique dans sa boîte) en les coupant avec une pince coupante.

• Il n’est pas nécessaire d’avoir un panneau solaire, le régulateur de charge USB permet de recharger les cellules. Il faut alors conserver le fond de votre boîte.

Notes et références

Solution technique par Patrice Lelgouarch.

Retrouvez la vidéo tutorielle ici : https://youtu.be/ANxmLCtGPGs

N'hésitez pas à commenter, partager, et agrémenter le tutoriel d'informations utiles à son amélioration.

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