Статья-руководство

Как можно использовать аккумуляторы из электронных сигарет

В электронных сигаретах (вейпах) в качестве источника питания используются прогрессивные литий-ионные аккумуляторы.

И вот тут возникает коллизия: сами электронные сигареты в подавляющем большинстве случаев - одноразовые, а аккумуляторы в них - многоразовые!

Естественно, возникает интересный вопрос: как можно использовать аккумуляторы из вейпов с пользой в хозяйстве (и с сопутствующей пользой для сохранения окружающей среды)?!

Народные умельцы уже научились разбирать вейпы, дозаправлять их курительной жидкостью и дозаряжать аккумуляторы (можно нагуглить в интернете, хотя правильнее было бы просто купить многоразовые вейпы).

Но мы пойдём другим путём и найдём полезное техническое применение аккумуляторам из одноразовых вейпов.

(Использованные вейпы. Кликнуть для увеличения, откроется в новом окне)

На фото показаны вейпы типовых форм: цилиндрический, прямоугольный со скруглёнными углами, плоский тонкий и плоский утолщённый. В каждом из них есть аккумулятор, которому можно подарить "вторую жизнь"; но реализация этой идеи потребует творческого подхода и умелых рук (иногда - очень умелых рук ("очумелых").

Внимание! Курение вредит Вашему здоровью!

Оглавление

1. Какие бывают литий-ионные аккумуляторы в вейпах
 

2. Используем аккумуляторы из вейпов в повербанках (внешних аккумуляторах)
 

3. Переделываем вейп в повербанк
 

4. Переводим задний велосипедный маячок на питание от аккумулятора из вейпа
 

5. Делаем фонарик из электронной сигареты (вейпа)
 

6. Сколько может прослужить аккумулятор из вейпа (электронной сигареты)?
 

7. Окончательный диагноз: как можно использовать аккумуляторы из электронных сигарет и есть ли в этом смысл?
 

1. Какие бывают литий-ионные аккумуляторы в вейпах

Нельзя точно утверждать, что на следующем  фото представлены все возможные варианты аккумуляторов в электронных сигаретах, но удалось наковырять такие:

На фото слева направо сверху вниз представлены следующие аккумуляторы (сначала идут 5 цилиндрических, затем - единственный прямоугольный):

- 08570 (диаметр (Ø) 8 мм, длина (l) 57 мм), 280 мАч;

- 11500 (Ø11, l=50 мм), 650 мАч;

- 17350 (Ø17, l=35 мм), 850 мАч;

- 15350 (Ø15, l=35 мм), 400 мАч;

- 13400 (Ø13, l=40 мм), 550 мАч;

- 651642 (толщ. 6.5 мм, шир. 16 мм, дл. 42 мм), 420 мАч.

Уже после того, как было сделано это фото, из вейпа Pons удалось извлечь аккумулятор типоразмера 18400 на 1300 мАч.

В качестве полезного применения будут рассмотрены разные варианты: использование аккумуляторов из вейпов в готовых корпусах повербанков, переделка самих вейпов в повербанки и другие полезные устройства, и использование аккумуляторов из вейпов в разных устройствах для замены дорогостоящего батарейного питания.

Усложнять последнюю  задачу нам будут два фактора: несоответствие напряжения и габаритов аккумуляторов из вейпов стандартным батарейкам. Но мы справимся!

2. Начнём с самой простой задачи - используем аккумуляторы из вейпов в повербанках (внешних аккумуляторах)

Для этого нам потребуется купить корпус повербанка без аккумуляторов, а затем набиваем его своими аккумуляторами из вейпов.

На Алиэкспресс можно купить различные варианты корпусов повербанков. Почти все они рассчитаны на применение аккумуляторов типоразмера 18650, но наиболее удобны будут те из них, которые рассчитаны на установку двух и более аккумуляторов такого типа (дают больше свободы действий).

Далее рассмотрим вариант с корпусом, рассчитанным на 2 аккумулятора типоразмера 18650.

Этот корпус был куплен на Алиэкспресс ($1.9, ссылка); и в разобранном виде выглядит так:

Он основан на чипе NS4828, предназначенном для создания повербанков небольшой мощности, и потому разного рода систем "быстрой зарядки" он не поддерживает (как и практически все имеющиеся в продаже корпуса без аккумуляторов).

Но "изюминка" в чипе NS4828 есть; расскажу о ней позже.

В корпус повербанка можно устанавливать аккумуляторы разных типоразмеров, соединив их параллельно.

Внимание, очень важно! Перед параллельным соединением аккумуляторов на них должны быть выровнены напряжения! Иначе из-за перетекания больших токов между аккумуляторами возможны неприятные последствия, вплоть до их взрывов.

Выровнять напряжения можно, соединив аккумуляторы между собой через резисторы 5-20 Ом на длительное время (на сутки). Как вариант - каждый из них по отдельности полностью зарядить, а затем спаять параллельно.

Заодно, кстати, будет очень полезно перед всеми дальнейшими действиями проверить работоспособность каждого аккумулятора в отдельности (среди них могут быть аккумуляторы с внутренними замыканиями или такие, которые не держат заряд).

"Короткие" аккумуляторы (до 40 мм) в корпус повербанка можно устанавливать поперёк, хотя и с некоторым усилием:

"Длинные" аккумуляторы (св. 40 мм) можно устанавливать только вдоль штатных установочных мест:

В любом случае аккумуляторы соединяем с платой контроллера проводами и пайкой; а имеющиеся в корпусе пружинные контакты использовать не представляется возможным. Можно даже их выпаять из платы контроллера и убрать из корпуса, чтобы не мешались.

Чтобы аккумуляторы в корпусе не болтались, их необходимо прижать с помощью пористого материала, используемого в упаковках различных товаров.

Теперь - коротко о результатах теста получившегося повербанка.

Максимальный долговременный отдаваемый ток составил 0.92 А при полностью заряженном аккумуляторе и 0.8 А при почти разряженном аккумуляторе (эффективность преобразования в контроллерах повербанков падает при снижении напряжения аккумулятора). Ток замерялся при соблюдении условия, что напряжение на выходе повербанка не должно падать ниже 4.75 В.

Такого тока достаточно для зарядки маломощных кнопочных телефонов, но мало для современных смартфонов с их ёмкими аккумуляторами.

Если же надо зарядить именно смартфон, то это тоже можно сделать, но применяя для этого "плохонький" кабель (с относительно высоким сопротивлением), чтобы не вызвать перегрузку повербанка по току.

Минимальный выходной ток повербанка, при котором ещё не происходит его автоматического выключения, составил 3.9 мА. При более низких токах повербанк тоже продолжил работу, но с кратковременными провалами в работе (менее, чем на 0.5 секунды раз в несколько секунд). Окончательное отключение повербанка происходило при токе выхода менее 0.05 мА.

И вот это - очень интересные цифры, поскольку у большинства других повербанков автоматическое выключение происходит при токе выхода 50-70 мА.

Такое свойство позволит этому повербанку успешно заряжать устройства с малым потреблением (смарт-часы, Bluetooth-наушники и т.п.), которые "обычные" повербанки не могут зарядить на 100% из-за их преждевременного отключения.

Тепловой снимок показал, что наиболее сильно чип контроллера разогревается в процессе зарядки повербанка (испытание проводилось с одним аккумулятором 18400):

Температура чипа достигла 105 градусов (это - много).

Ток заряда в первые секунды зарядки составил около 1 А, но затем он быстро упал до 0.7 - 0.75 А. Вероятно, чип автоматически снижает ток при опасном повышении температуры (так и должно быть).

В процессе работы на нагрузку разогрев чипа был меньше, только до 80-85 градусов.

В общем, повербанк получился функциональным, но с особенностями: как позитивными, так и не очень.

Окончательный внешний вид получившегося повербанка сверху и снизу таков:

Как альтернативу, можно рассмотреть покупку более крупного корпуса, рассчитанного на 5 стандартных аккумуляторов 18650, описанного в этом обзоре, но аккумуляторов для него потребуется много.

3. Повербанк из вейпа (переделываем электронную сигарету в повербанк)

В предыдущем случае мы шли по пути наименьшего сопротивления: просто выломали аккумуляторы из вейпа и переставили их в повербанк.

Теперь задачу усложняем: сам вейп как таковой переделываем в повербанк!

Подобного рода операция возможна не для всех вейпов, поскольку эта возможность сильно зависит от габаритов и геометрии вейпа. Впрочем, в наибольшей степени всё будет зависеть от умелости рук пользователя.

В данном случае идеально подходящим по геометрии вейпом оказался Cuvie Plus.

Так выглядит корпус вейпа с извлечённым из него аккумулятором типа 17350 на 850 мАч:

Разборка вейпа не сложна, поскольку с обеих сторон он закрыт просто "пробками" без применения клея. Тем не менее, потребуется разумное применение силы и отвёртка с тонким шлицом.

Корпус вейпа - металлическая трубка; внешний диаметр - 18 мм, внутренний - 17.5 мм. Такой внутренний диаметр идеально подходит для установки вот такой малогабаритной платы контроллера повербанка:

Эта плата ещё будет у нас упоминаться, а детальный её обзор - здесь.

Проводим репетицию установки платы повербанка в вейп:

Репетиция прошла успешно: плата вошла в корпус с минимальными зазорами.

Для окончательного закрепления платы в корпусе повербанка необходим хороший клей, так как сила вставки и извлечения разъёмов USB будет значительной.

Особой заботой будет закрепление аккумулятора внутри вейпа таким образом, чтобы он там не болтался (во избежание отрыва проводников и замыканий).

Для этого можно использовать, например, пластиковую трубку, в которой находился пористый наполнитель с курительной жидкостью (возможны иные варианты).

Вся конструкция перед заталкиванием в корпус выглядела так:

Перед окончательной сборкой обязательно проводим ещё одну её "репетицию", чтобы удостовериться, что всё сядет на свои места, как должно.

Далее намазываем края платы и верхние рёбра "большого" USB-разъёма хорошим клеем и заталкиваем в трубку вейпа.

После заталкивания можно с помощью зубочистки ещё добавить клея в места соприкосновения платы и корпуса. Внимание! Клей не должен попасть внутрь разъёмов!

И, наконец, наиболее крупные щели затыкаем пористым пластиком, используемым в упаковках товаров. Внимание! Пластик не должен уходить слишком глубоко и накрывать чип; это ухудшит теплоотвод от него.

Для уменьшения габаритов отпиливаем мундштук с противоположной стороны вейпа.

И вот, наконец получаем повербанк из электронной сигареты:

Внешний вид можно охарактеризовать поговоркой: "Не ладно скроен, да крепко сшит!". :)

Теперь - небольшие испытания полученного повербанка. Главная цель испытаний - выяснение реальной полезности повербанка с таким небольшим аккумулятором.

Зарядка получившегося повербанка с нуля показала, что в него залилась ёмкость 862 мАч за время около 1.5 часа. Это - очень хороший результат, почти совпавший с номинальной ёмкостью аккумулятора (850 мАч ).

Максимальный ток заряда составил 0.77 А, т.е. для зарядки можно использовать старые зарядные устройства с выходным током 1 А.

Зарядка современного смартфона от этого повербанка с аккумулятором ёмкостью 4100 мАч позволила поднять его уровень заряда с 43% до 55%, т.е. на 12%.

Полученный результат позволяет определить область применения повербанка из вейпа.

 Он не подойдёт для полноценной зарядки смартфонов, но позволит продлить время их работы в чрезвычайных ситуациях.

Полученного заряда хватит на 1 - 1.5 часа навигации (это один из самых энергоёмких режимов), либо на 3 - 5 часов работы в режиме ожидания с короткими звонками по телефону или выходом в Интернет.

Такое использование этого маленького повербанка тоже полезно, особенно, с учётом его небольшого веса, составившего всего 32 г. Вес не будет отягощать пользователя даже при постоянном ношении этого повербанка с собой для экстренных случаев.

4. Переводим задний велосипедный маячок на питание от аккумулятора из вейпа

Вот как выглядит типовой задний велосипедный маячок:

Данный маячок имеет сзади скобу, с помощью которой его можно одеть на рюкзак:

Благодаря такой конструкции маячка, его могут использовать и пешие туристы при движении вблизи автодорог. Безопасности много не бывает!

В маячке реализованы функции непрерывного и мигающего свечения, а также "бегущие огни" в разных направлениях.

В отличие от передней велофары, которая должна быть мощной и питается от ёмкого источника энергии, задний красный маячок потребляет мало энергии и питается от двух батареек формата AAA (диаметр - 10.5 мм, длина - 44.6 мм).

Посадочные места для батареек расположены по разные стороны от светодиодной линейки:

Оценим совместимость такого маячка по напряжению питания с литий-ионными аккумуляторами.

Номинальное напряжение батарейки AAA - 1.5 В, а напряжение на свежераспакованной батарейке - примерно 1.65 В.

Итого, напряжение на двух свежих батарейках - 3.3 В, что существенно ниже напряжения заряженного на 100% литий-ионного аккумулятора (4.2 В).

Отсюда делаем вывод: чтобы не сжечь велосипедный маячок, надо в цепь питания фонарика вставить резистор, который будет ограничивать ток через светодиоды.

Кроме того, для долгой и счастливой жизни красного велосипедного фонаря при питании от аккумулятора из вейпа необходимо дополнить аккумулятор платой защиты (обзор такой платы и пояснения - здесь). Это убережёт аккумулятор как от перезаряда, так и от переразряда. Переразряд возможен в связи с тем, что свечение красных светодиодов прекращается при напряжении около 1.8 В, а разряд аккумулятора до такого напряжения для него уже опасен.

Конечно, аккумулятор из вейпа - не такой ценный ресурс, чтобы из-за него сильно переживать; но вот процесс его замены будет непрост, и лучше этого избежать.

Схему подключения аккумулятора я рисовать не буду, а расскажу её словами, ибо она слишком проста.

Плату защиты припаиваем к аккумулятору (использован аккумулятор 13400 на 550 мАч). Аккумулятор соединяем с теми контактами платы защиты, которые предназначены именно для аккумулятора. В данном случае использовалась не покупная плата защиты, а "халявная" - снятая с аккумулятора, вышедшего из строя.

Затем контакты от платы защиты выводим наружу для подзарядки аккумулятора.

Плату велосипедного фонаря подключаем к плате защиты через резистор 5 - 10 Ом (в данном случае - через 9.1 Ом, поскольку такой резистор нашелся в хозяйстве).

Чтобы аккумулятор не кувыркался внутри маячка (при езде возможна вибрация), приклеиваем его к внутренней боковой стороне маячка белым сантехническим герметиком (или иным объёмным клеем).

Вот в итоге что получается:

Как вариант, можно проводники, предназначенные для зарядки, на время велокатания убирать внутрь корпуса; но не забудьте одеть на оголённые части изоляционную трубку во избежание замыканий.

Очень важно: заряжать аккумулятор в такой конструкции напрямую от 5-вольтовой телефонной зарядки нельзя: это приведёт к превышению режима зарядки по току.

Их можно заряжать от лабораторного блока питания, установив напряжение 4.5 - 5 В, и ток 0.2 - 0.3 А.

Поскольку лабораторный блок питания есть далеко не в каждом доме, то можно самому сделать зарядное устройство из самой простой платы контроллера повербанка (уже упоминавшейся выше в главе, посвящённой изготовлению повербанка из вейпа).

Выглядит такое бескорпусное зарядное устройство так:

На плате к контактам для аккумулятора просто припаяны провода с "крокодилами". При зарядке аккумуляторов очень важно не путать полярность подключения. Что случится, если перепутать, я не проверял, и Вам не советую!

И, наконец, всё собрано и проверено:

После заряда до 100% маячок проработал в режиме непрерывного свечения 19 часов до отключения аккумулятора платой защиты (остаточное напряжение заряда составило 2.9 В).

Ток, потребляемый маячком в начале рабочего цикла, составил 42 мА, в конце - 16 мА.

Яркость свечения маячка, пожалуй, во второй половине цикла была маловата. В принципе, ограничительный резистор в схему можно было бы установить и меньшего номинала (для повышения яркости свечения), но я переделывать не стал.

К сожалению, подобная доработка возможна не для всех велосипедных маячков. Некоторые из них имеют настолько плотную компоновку, что разместить аккумулятор диаметром 13 мм на посадочной площадке для батарейки диаметром 10.5 мм никак не получится; и подходящий для такой переделки аккумулятор вряд ли удастся найти в вейпах (наиболее тонкие из них - одновременно и слишком длинные).

5. Делаем фонарик из электронной сигареты (вейпа)

Для изготовления фонарика из вейпа лучше всего подойдут вейпы прямоугольной формы.

В таких вейпах удобнее всего разместить светодиод, выключатель; и, самое главное, они уже имеют встроенный контроллер заряда с разъёмом для подключения зарядки (важно!).

Разборка таких вейпов в большинстве случаев делается не сложно: они закрыты одной или двумя "пробками" без применения клея.

Бывают и неприятные случаи, когда разобрать вейп, не разломав его, невозможно. Но такие случаи бывают редко.

Итак, берём, для примера, вот такой вейп:

Для его разборки сначала снимаем верхнюю пробку с мундштуком.

Затем извлекаем начинку, аккуратно подталкивая снизу USB-разъём отверткой.

Вот как выглядит начинка вейпа без корпуса:

Из начинки убираем хранилище курительной жидкости и нагревательный элемент вместе с проводами. Всё остальное нам пригодится.

На освободившееся место можно установить дополнительный аккумулятор параллельно собственному. Внимание! Перед окончательной пайкой аккумуляторов впараллель необходимо выровнять напряжение на аккумуляторах (во избежание сильных перетекающих токов)! Сделать это можно, как уже говорилось, с помощью резистора, или же зарядив каждый по отдельности до 100%.

Далее предстоит хорошо поработать с крышкой вейпа: в неё надо установить достаточно мощный светодиод и выключатель.

Чтобы световой поток фонарика был достаточно сильным, выбираем светодиод мощностью не менее 1 Вт. Но и слишком мощный светодиод тоже вряд ли будет полезен, так как при мощности св. 1 Вт уже может потребоваться дополнительный теплоотвод; который нам будет устанавливать негде.

Светодиод выбираем с как можно более узкой диаграммой направленности.

В данном случае использовался светодиод Cree "тёплого" свечения на круглой теплоотводящей пластине диаметром 16 мм ($2.4 за пару на Алиэкпресс):

К сожалению, его диаграмма направленности оказалась слишком широкой, из-за чего свет охватывает большую площадь, но с не очень большой яркостью.

Учитывая малую площадь теплоотвода, подводимую мощность пришлось ограничить на уровне 0.7 Вт, а ток - на уровне 250 мА при полностью заряженном аккумуляторе.

Ток подавался через ограничительный резистор, образованный параллельными резисторами 9.1 Ом и 12 Ом (итого - 5.18 Ом).

Светодиод устанавливаем на месте мундштука, который просто отпиливаем. Можно отпиливать не обязательно вплотную к крышке вейпа, а отступив на 1-2 мм.

Теперь припаиваем к светодиоду проводники питания и приклеиваем эту конструкцию к внутренней части верхней крышки.

Для фиксации светодиода использовался высокотемпературный силиконовый клей (куплен на Яндекс.Маркет), но можно использовать и силиконовый клей попроще (разогрев светодиода - умеренный, примерно до 70-80 градусов). Реклама. ООО "Яндекс" ИНН 7736207543

Кроме светодиода, для фонарика потребуется малогабаритный выключатель с фиксацией. Был выбран на Алиэкспресс вот такой ($0.8 за десяток):

Размеры выключателя: длина без выводов - 12 мм, ширина - 8 мм, высота - 8.3 мм.

Он также был приклеен к внутренней стороне крышки силиконовым клеем.

И вот что получилось на виде спереди и сзади:

Как видно на фото, для выключателя я клея не пожалел, так как к нему будет прикладываться некоторая физическая нагрузка при включении и выключении.

Вот такой получается конструкция перед окончательной установкой в корпус:

Впараллель основному аккумулятору (16350, 650 мАч) добавлен дополнительный (13400, 550 мАч). Он установлен в контейнере, где была губка с курительной жидкостью; и закреплён силиконовым клеем.

Сам контейнер был укорочен, так как место в крышке вейпа, куда он вставлялся, теперь занято светодиодом и выключателем.

После установки конструкции в корпус зазор между контейнером и корпусом был частично тоже заполнен силиконовым клеем (чтобы конструкция не перемещалась при вставке и извлечении разъёма для подзарядки аккумуляторов).

И вот, наконец, финишная сборка:

Теперь - генеральные испытания фонарика из электронной сигареты (вейпа):

И - немного о том, что показали испытания.

Поскольку в качестве светодиодного драйвера работает обычный резистор, то яркость свечения по мере расхода заряда аккумулятора падает.

Время работы аккумулятора до падения тока через светодиод вдвое составило чуть более 5 часов, после чего фонарик светил довольно тускло (признак того, что надо аккумулятор подзарядить).

Время заряда аккумулятора после этого испытания составило около 2.5 часов.

Максимальный ток заряда составил 0.53 А. То есть, заряжать фонарик можно любой зарядкой с током выхода 1 А или более (т.е. даже от зарядных устройств для старых телефонов; нужен только кабель USB-C).

6. Сколько может прослужить аккумулятор из вейпа (электронной сигареты)?

Этот вопрос - один из самых интересных!

Ведь аккумуляторы из одноразовых вейпов, по идее, вряд ли должны быть очень хорошими: они же установлены в одноразовой вещи!

Но, с другой стороны, совсем плохими они тоже не должны быть по двум причинам:

1. Одни должны хорошо держать заряд в течение длительного времени. На момент продажи вейпа (который может случиться не скоро) аккумулятор должен быть жив, здоров, и иметь заряд, достаточный для использования вейпа на 100% или около того.

2. Они должны без проблем держать высокую токовую нагрузку, так как нагревательный элемент в вейпе - это спираль сопротивлением всего 0.8 Ом.

По этим причинам они не могут быть совсем плохими и должны в своей "второй жизни" прослужить довольно длительный срок.

Явное удешевление этих аккумуляторов по сравнению с аккумуляторами для смартфонов и т.п. достигнуто за счёт применения пластикового корпуса без металлической оболочки. Такое решение снижает механическую прочность, но в большинстве случаев это - не критично.

Пора перейти к итогам!

7. Окончательный диагноз: как можно использовать аккумуляторы из электронных сигарет и есть ли в этом смысл?

Итак, применение аккумуляторов из одноразовых вейпов с полезными целями вполне возможно.

Нельзя сказать, что материальная выгода от их использования будет большой, но она есть.

Кроме того, не забываем и о пользе для защиты окружающей среды: мусора будет хотя бы немного меньше.

И, наконец, удовольствие от рукоделия тоже не будем сбрасывать со счетов!

Как показал проведённый комплекс работ, важной составляющей полезного применения таких аккумуляторов будет геометрическая совместимость аккумуляторов и тех устройств, в которых Вы собираетесь их применить. Могут быть как удачные совпадения, снижающие количество трудозатрат; так и наоборот, несовпадения, весьма затрудняющие полезное применение аккумуляторов.

В целом данную статью следует рассматривать как сборник возможных идей для применения аккумуляторов из вейпов или переделки самих вейпов. Возможно, у кого-то возникнут и ещё какие-либо интересные идеи.

В заключение автор выражает благодарность одному из своих родственников, пожелавшему остаться неизвестным, за предоставленные в очищенном виде использованные вейпы. Сам автор не курит совсем. :)

Весь раздел "Сделай сам! (DIY)" - здесь.

  Ваш Доктор.
 27 апреля 2023 г.

Группа SmartPuls.Ru  Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

  Комментарии вКонтакте: