Reciclaje de baterías

Tutorial de avatarLow-tech Lab | Categories : Energy

Introduction

LIEN VERS LA VIDEO TUTORIELLE : https://youtu.be/ANxmLCtGPGs


Cuando hayan talado el último árbol,

Contaminado el último río,

Y pescado el último pez,

Entonces comprenderán que el dinero no se come.

Proverbio amerindio


CONTEXTO:

El litio es un recurso natural cuyas reservas son cada vez más utilizadas en los coches eléctricos, los teléfonos y los ordenadores. Con el tiempo, este recurso se está agotando gradualmente. Su creciente uso en la fabricación de baterías se debe principalmente a la capacidad de almacenar más energía que el níquel y el cadmio. La sustitución de los aparatos eléctricos y electrónicos se está acelerando y se está convirtiendo en una fuente cada vez más importante de residuos (RAEE: Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos). Actualmente, Francia produce entre 14 y 24 kg de residuos electrónicos por habitante y año. Este porcentaje aumenta aproximadamente un 4% cada año. En 2009, solo un 32% de los jóvenes de entre 18 y 34 años reciclaron sus residuos electrónicos. Según Eco-systèmes , en este mismo año, se ahorraron, de enero a septiembre, un total de 113000 toneladas de CO2 gracias al reciclaje de 193000 toneladas de RAEE, una de las cuatro organizaciones del sector de los RAEE.

No obstante, estos residuos tienen un alto potencial de reciclaje. El litio, en particular, se puede encontrar y reutilizar en las células de las baterías de un ordenador. Cuando una batería de ordenador deja de funcionar, se debe a que una o varias células han fallado. No obstante, algunas de ellas siguen estando en buen estado y pueden reutilizarse.

A partir de estas células es posible crear una nueva batería, que puede utilizarse para alimentar un taladro eléctrico, cargar un dispositivo móvil, o incluso conectarse a un panel solar para hacer funcionar una lámpara. Además, conectando varias células, es posible formar baterías de almacenamiento para dispositivos de mayor tamaño.

Video overview

Materials

1- Una batería de ordenador

2- Un panel solar (ej: mini panel solar 5V-6V)

3- Un regulador de carga y descarga (ej: 4-8V 1A Módulo de carga Mini Li-ion USB Arduino)

4- Regulador de tensión: DC/DC booster MT3608 (componente eléctrico que transformará los 3,7 V de las baterías en 12 V).

5- Una lámpara LED (ej: 2 tiras de 5 LED SMD 5050).

6- Un interruptor (para cerrar el circuito y apagar la lámpara).

7- Una carcasa (de cartón, madera, impresa en 3D, etc.) con dos orificios para alojar el panel solar y el difusor de luz (también se prevé integrar un interruptor y una salida USB).

8- Un difusor (para difundir la luz emitida por los LED).

9- Cinta americana

Tools

Para extraer las células:

a. Guantes (para evitar cortarse con el plástico de la batería del ordenador o con las cintas de níquel que conectan las células).

b. Martillo

c. Buril

d. Batería externa (Power Bank Battery Case Box Charger Flashlight)

e. Cargador iMAX B6

f. 2 imanes de neodimio

g. Alicates de corte

Para fabricar la lámpara:

h. Soldador de estaño

i. Estaño

j. Pistola de silicona (y barras de silicona).

g. Alicates de corte.

Step 1 - Funcionamiento

Este tutorial muestra como recuperar células de un ordenador para fabricar una nueva batería. Esta batería, alimentada por un panel solar o por un puerto USB, le permitirá alumbrar una lámpara de LED.

El sistema funciona en torno a tres módulos:

  • el módulo de recepción de energía: el panel solar y su regulador de carga
  • el módulo de almacenamiento de energía: la batería
  • el módulo que produce energía: la lámpara LED y su regulador de tensión

Módulo de recepción de energía: panel solar y regulador de carga

El panel solar concentra la energía que proviene del sol y permite recuperarla y almacenarla en la batería. No obstante,hay que tener en cuenta que la cantidad de energía que recibe el panel es irregular en función de la hora, del tiempo que hace, ... por lo que es importante instalar un regulador de carga/descarga entre el panel y la batería. De este modo, este estará protegido de sufrir sobrecargas, entre otras cosas.

Módulo de almacenamiento de energía: la batería

Se compone de dos células de litio recuperadas de un ordenador usado. En pocas palabras, una batería es una caja que contiene varias pilas: cada una de ellas es una célula, una unidad que suministra energía al dispositivo mediante una reacción electroquímica.

Las células que encontramos en los ordenadores son de litio. Todas ellas tienen misma capacidad de almacenar energía, pero su capacidad para hacerlo es diferente en cada una. Para fabricar una batería a partir de células es importante que todas ellas tengan la misma capacidad de suministrar energía, por lo tanto, es necesario medir la capacidad de cada una para componer baterías homogéneas.

Módulo que produce energía: la lámpara LED y su regulador de tensión

La batería nos suministra energía de 3,7 V y las lámparas LED que tenemos funcionan a 12 V. Por lo tanto, necesitamos convertir la energía de la célula de 3,7 V a 12 V usando un regulador de voltaje llamado convertidor Boost.

Un pequeño tornillo en este módulo nos permite regular el voltaje. Puede ajustarse a 12 V o a otro si el LED tiene un voltaje diferente.



Step 2 - Etapas de fabricación:

1) Extracción de las células de la batería del ordenador

2) Medición de la capacidad de las células

3) Montaje de los 3 módulos:

  • panel solar + regulador de carga
  • batería
  • regulador de tensión + lámpara de LED

4) Conexión de los 3 módulos:

  • el panel solar y su regulador
  • la batería
  • la lámpara y su regulador de tensión

5) Fabricación de la caracasa

6) Colocación de los módulos en la carcasa

Step 3 - Extracción de las células de la batería del ordenador

1) Ponerse los guantes para protegerse las manos.

2) Colocar la batería en un tornillo de banco para evitar que se mueva y abrirla con la ayuda de un martillo y un buril. (imagen 1)

3) Aislar cada una de las células: despegarlas con unos alicates de corte para retirar todos los demás componentes. (imagen 2)

4) Con la ayuda de un voltímetro (ver ajustes en el diagrama contiguo), medir la tensión de las células para identificar las que son reutilizables.

Importante: Todas las que tengan un voltaje inferior a 1 V no son reutilizables.

Atención: Si las células tienen alguna fuga (visible fuera de la batería del ordenador), no las desmonte, ya que el litio en altas dosis puede ser peligroso para la salud.


Step 4 - Medicioón de la capacidad de las células

Para medir la capacidad de una célula, es necesario cargarla al máximo y luego descargarla. Estas células están hechas de litio, y el litio debe cargarse y descargarse correctamente, con una carga máxima de 4,2 V y una mínima de 3 V. Superar estos umbrales dañaría las células.

1) Proveerse con una batería externa: un dispositivo que permite cargar varias células al mismo tiempo a través de un puerto USB.

2) Cargar las células y esperar a que la carga esté completa (se encenderán todos los LED). Tiempo aproximado de espera: 24 h. (imagen 3)

Una vez que las células estén cargadas al máximo (4,2 V), hay que descargarlas.

3) Conseguir un iMAX B6: un dispositivo que permite descargar las células una por una y calcular la capacidad que tienen para suministrar energía.

4) Ajustar el dispositivo:

• el voltaje: cuando el dispositivo pida qué tipo de pilas desea cargar, elija células de litio. Automáticamente, el voltaje se ajustará a 3 V (la descarga no será inferior a 3 V).

• el amperaje: ajustarlo a 1A para que la descarga sea igual de rápida y segura. En estas condiciones, espere de 1 h a 1 h 30 min para la descarga.

5) Conectar los imanes de neodimio a las pinzas de cocodrilo, y después conectarlos a las células. Los imanes sirven para pasar la corriente entre el iMAX B6 y las células. (imagen 4)

7) Descargar la célula hasta que la descarga esté completa.

8) Anotar la capacidad de la célula. Cuando más grande sea la capacidad de la célula para suministrar energía mejor.

9) Clasifique sus células: <1000 mA, entre 1000 y 1300, 1300 y 1500 y >1800 mA.

Importante : Es importante producir baterías homogéneas con células que tengan aproximadamente la misma capacidad.


Step 5 - Montaje de los 3 módulos

Módulo 1 : Panel solar y regulador de carga

1) Coger dos cables, uno rojo y uno negro, y pelarlos con unos alicates de corte.

2) Soldar el cable rojo al polo positivo del panel solar y el cable negro al polo negativo.

El regulador de carga tiene 2 entradas: IN+ y IN- (indicados en el dispositivo)

3) Soldar el cable rojo (positivo) al polo IN+ del regulador de carga y, el cable negro (negativo) al polo IN- (imagen 5)

Módulo 2: Batería

Pegar con cinta americana las dos células para facilitar la soldadura.

2) Coger dos cables, uno rojo y uno negro, y pelar sus extremos unos centímetros.

3) Soldar las dos células en paralelo: el cable negro a los polos negativos de cada célula y el cable rojo a los polos positivos.

Importante: Aislar las soldaduras para evitar cortocircuitos con la cinta americana, por ejemplo.

Módulo 3 : Regulador de tensión y 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)


Step 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.



Step 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.



Step 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.


Step 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...

Step 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 and references

Solution technique par Patrice Lelgouarch.

Téléchargez la notice de fabrication ici : http://lowtechlab.org/wp-content/uploads/2017/02/LE-LAB-Re%CC%81cuperation-de-batteries-4.pdf

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

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L’équipe du Low-Tech Lab vous invite également à consulter sa Biblilowtech.

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