Хранение аккумуляторов шуруповерта литий ионных аккумуляторов

Срок службы аккумулятора для шуруповерта

Батарея может служить около трех-четырех лет при правильной ее эксплуатации и хранении. На практике этот срок порой уменьшается до двух лет. Менять постоянно инструмент очень дорого, поэтому лучше выбрать сразу оптимальный вариант для тех или иных целей.

Существуют 3 разных вида аккумуляторов:

Независимо от типа батареи, срок их службы зависит от количества использованных зарядов и способов хранения. То есть, чем больше работает инструмент, тем быстрее он разряжается. При этом «простой» в работе негативно влияет на срок использования, особенно если хранить инструмент в состоянии, когда он сел.

Воздействие внешних факторов на АКБ

В комплекте к каждому шуруповерту обязательно приложена инструкция, как следует заряжать аккумулятор. В особенности это относится к дорогим моделям. При этом процесс можно выполнять как в помещении, так и в уличных условиях.

Правильное хранение аккумуляторов

Перед тем, как поставить шуруповерт на зарядку стоит учитывать ряд важных нюансов. Необходимо избегать прямого контакта электроинструмента или его батареи с влагой в любом виде — дождь, снег, высокий уровень влажности. Это неизбежно приводит к нарушению электропроводимости, включая развитие ржавчины.

Воздействие прямых лучей солнца тоже губительно сказывается на состоянии, как аккумулятора, так и всего инструмента. Особенно это относится к периоду летней эксплуатации, когда температура воздуха поднимается до +40, а то и больше. Результат — перегрев прибора, нарушение электрического контакта. Данный процесс сразу не заметить и симптомы станут проявляться с течением времени.

Из истории создания

Первые щелочные Ni-Сd аккумуляторы появились еще в конце ХХ века. Их изобрел шведский ученый Вальдмар Юнгнер, в качестве положительного заряда использовав никель, а кадмий — в качестве отрицательного. Несмотря на очевидную пользу этого изобретения, по тем временам массовое производство таких батарей было весьма дорогостоящим и энергоемким. Поэтому было отложено на промежуток почти в 50 лет.

30-е годы прошлого столетия замечательны тем, что именно тогда была создана техника внедрения химически активных материалов пластин на пористый электрод, покрытый никелем. Массовое же производство Ni-Cd аккумуляторов началось после 50-х годов.

Выбор типа химии литиевых аккумуляторов

В первую очередь нужно определиться с выбором типа химии литиевых аккумуляторов. Здесь два варианта – либо литий железо фосфатные (LiFePO4), либо литий ионные (Li Ion). Но в любом случае при работе на такую мощную нагрузку нужно учитывать что аккумулятор должен быть способен отдавать необходимый ток без вреда для своего самочувствия! Разберем кратко особенности этих типов аккумуляторов.

Рабочая температура

Если предполагается пользоваться шуруповертом при минусовых температурах, то лучше выбрать литий железо фосфатные (LiFePO4) аккумуляторы. Диапазон температур при котором можно их разряжать -20 ~ 65 °С. У Li Ion емкость на морозе падает быстрее. Если работа в основном планируется при плюсовых температурах, то подойдут и те и другие. Но оба типа аккумуляторов (за исключением некоторых моделей LiFePO4) нельзя заряжать при отрицательной температуре. А верхний предел температуры при заряде у тех и других около 60°С.

Долговечность

Количество полных циклов заряд/разряд у LiFePO4 аккумуляторов более 1000, у Li Ion менее 500. Но! Если не до 0% разряжать и не до 100% заряжать, то количество циклов существенно возрастает. Хранение любые литиевые аккумуляторы лучше всего переносят наполовину заряженные при температуре 0 +10°C. Подробнее о хранении можно почитать в

Рабочее напряжение

Одна ячейка Li Ion аккумулятора при 100% заряде имеет напряжение 4,2 В, при полном разряде около 3 – 2,5 В. Среднее рабочее напряжение 3,7 В.

Одна ячейка LiFePO4 аккумулятора при 100% заряде имеет напряжение 3,6 В, при полном разряде около 2 В. Среднее рабочее напряжение 3,2 В.

Исходя из этого считаем количество последовательно соединенных ячеек для получения необходимого напряжения на выходе АКБ. Это принято обозначать числом последовательных ячеек + символ S (serial – последовательный). Напряжение при таком соединении суммируется.

последовательное соединение ячеек 3s 1p

Li Ion: 1S-4,2 В, 2S-8,4 В, 3S-12,6 В, 4S-16,8 В, 5S-21 В…

LiFePO4: 1S-3,6 В, 2S-7,2 В, 3S-10,8 В, 4S-14,4 В, 5S-18 В…

То есть к примеру, для 12 вольтового шуруповерта нужна АКБ Li Ion 3S, либо LiFePO4 4S.

Рабочий ток

В характеристиках аккумулятора обычно указывают номинальный и максимальный (пиковый) ток разряда. При номинальном токе он способен работать продолжительное время, а при пиковом – несколько секунд

Поэтому для такой мощной нагрузки как шуруповерт необходимо обращать внимание на этот показатель и выбирать высокотоковые модели аккумуляторов

На холостом ходу 12 вольтовый шуруповерт средней мощности потребляет ток 1-2 А, а при максимальной нагрузке (особенно в заторможенном состоянии) ток может достигать 30 А. Поэтому, если предполагается использовать например, аккумулятор GTF HG2 18650 3000 мАч с номинальным и пиковым токами соответственно 10А и 25А, то необходимо делать сборку минимум 3S2P, чтобы не перегружать аккумуляторы. При параллельном соединении двух аккумуляторов допустимые токи удваиваются, при соединении трех – утраиваются и т.д.

последовательно – параллельное соединение ячеек 3s 2p

Правильная зарядка новых источников питания

В отношении никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов основополагающим фактором является начальный цикл зарядки, что позволяет впоследствии использовать всю имеющуюся емкость.

Как правильно заряжать новый аккумулятор

При этом ко всем никелевым аккумуляторам в обязательном порядке показан тренировочный цикл. Производители в свою очередь рекомендуют проводить его как минимум 3 раза

Что очень важно — сначала батарея должна полностью разрядиться, после чего зарядиться также на 100 %. Аккумуляторы Ni-MH должны проходить не менее 4 или 5 циклов полной разрядки и зарядки

Впоследствии батареи уже можно заряжать по мере необходимости, не дожидаясь их полной разрядки.

Что касается новых литиевых батарей, то их достаточно полностью зарядить, после чего восполнять заряд по мере его утраты. Однако тренировочный цикл будет полезен и для таких аккумуляторов, что не критично.

Тренировочный цикл

К сожалению, ни одна производственная компания (даже всемирно известная Bosch или Бош) не описывает, как проводить такую процедуру

А ведь это важно, поскольку от этого зависит техническое состояние батареи и в частности это оказывает сильное влияние на емкость

Собственно сам тренировочный цикл нужно выполнять следующим образом:

1. Разрядить аккумулятор током равным 10 % от его емкости или дать инструменту поработать без нагрузки, чередуя работу с перерывами по 3 минуты.
2. Выполнить зарядку, пока не отключится зарядное устройство.
3. Подождать от 20 до 30 минут.
4. Повторно поставить аккумулятор и снова до отключения ЗУ.
5. Еще раз выждать паузу (20-30 минут).
6. В третий раз подключить батарею и дождаться отключения ЗУ.
7. Выждать около получаса, чтобы стабилизировалось напряжение.
8. Теперь разрядить, как это описано в 1 пункте.
9. Повторить весь этот цикл не меньше 3 раз (пункты с 1 по 8).

Тренировочный цикл необходимо выполнять раз в полгода, однако все же рекомендуется делать это каждые три месяца. В этом случае емкость аккумуляторов не будет понижаться.

Можно ли заряжать литиевые батарейки

Одноразовые литиевые батарейки заряжать нельзя! аккумуляторные батарейки используют со специальным зарядным устройством. Они могут выдержать до 1000 перезарядов, существенно сэкономив бюджет на покупку одноразовых элементов.

Как определить, что перед вами, аккумулятор или одноразовая батарейка? Сведения перед глазами. На аккумуляторе указывается емкость в mAh, на литиевой батарейке такой информации нет. Намекнет на аккумулятор цена, она высокая. На изделии обязательно найдется маркировка «rechargeable» — перезаряжаемая.

Если вы профессионально работаете с фотовспышкой и другой мощной аппаратурой, купите плоскую полимерную или цилиндрическую заряжаемую литиевую батарейку. Это выгоднее, чем приобретать в большом количестве одноразовые элементы.

Все за и против переделки аккумулятора шуруповёрта на литиевые элементы

Для начала следует задуматься, а нужна ли мне эта переделка? Ведь это будет откровенный «самопал» и в ряде случаев может привести к выходу из строя как аккумулятора, так и самого шуруповёрта. Поэтому, давайте, рассмотрим все за и против этой процедуры. Возможно, что после этого некоторые из вас решат отказаться от переделки Ni─Cd аккумулятора для шуруповёрта на литиевые элементы.

Аккумулятор шуруповёрта

Доводы «за»

Начнём с преимуществ:

• Энергетическая плотность литий─ионных элементов значительно выше, чем у никель─кадмиевых, которые по умолчанию используются в шуруповёртах. То есть, аккумулятор на литиевых банках будет иметь меньший вес, чем на кадмиевых при той же ёмкости и выходном напряжении;
• Зарядка литиевых аккумуляторных элементов происходит значительно быстрее, чем в случае Ni─Cd. Для их безопасной зарядки потребуется около часа;
• У литий─ионных аккумуляторов отсутствует «эффект памяти». Это значит, что их необязательно полностью разряжать перед тем, как ставить на зарядку.

Теперь о недостатках и сложностях литиевых аккумуляторов.

Доводы «против»

• Литиевые аккумуляторные элементы нельзя заряжать выше 4,2 вольта и разряжать ниже 2,7 вольта. В реальных условиях этот интервал ещё более узкий. Если выйти за эти пределы аккумулятор можно вывести из строя. Поэтому, кроме самих литиевых банок вам потребуется подключить и установить в шуруповёрт контроллер заряда-разряда;
• Напряжение одного элемента Li─Ion 3,6─3,7 вольта, а для Ni─Cd и Ni─MH это значение 1,2 вольта. То есть, возникают проблемы со сборкой аккумуляторной батареи для шуруповёртов с номиналом по напряжению 12 вольт. Из трёх литиевых банок, соединённых последовательно, можно собрать АКБ номиналом 11,1 вольта. Из четырёх ─ 14,8, из пяти ─ 18,5 вольта и так далее. Естественно, что и пределы напряжения при заряде-разряде также будут другие. То есть, могут возникнуть проблемы совместимости переделанной батареи с шуруповёртом;
• В большинстве случаев в роли литиевых элементов для переделки используются банки стандарта 18650. По размерам они отличаются от Ni─Cd и Ni─MH банок. Кроме того, нужно будет место для контроллера заряда-разряда и проводов. Всё это нужно будет уместить в стандартном корпусе АКБ шуруповёрта. Иначе работать им будет крайне неудобно;
• Зарядное устройство для кадмиевых аккумуляторов может не подойти для зарядки батареи после её переделки. Возможно, потребуется доработка ЗУ или использование универсальных зарядок;
• Литиевые аккумуляторы теряют работоспособность при отрицательных температурах. Это критично для тех, кто использует шуруповёрт на улице;
• Цена литиевых аккумуляторов выше кадмиевых.

Разновидности аккумуляторов шуруповёрта

Аккумуляторы в шуруповёртах могут быть изготовлены по различным технологиям. Как правило, применяются литий ионные, никель кадмиевые и никель-металлогидридные перезаряжаемые источники электроэнергии.

Элементы Li Ion обладают уникальными характеристиками электронакопления и могут перезаряжаться более 1000 раз. Основным недостатком таких изделий является высокая стоимость и пожароопасность

Батареи Ni-Cd очень недорогие устройства, хорошо справляются с нагрузкой, но имеют очень ограниченное количество циклов заряд/разряда и значительный эффект памяти. Никель-металлогидные изделия находятся примерно посередине между литиевыми и кадмиевыми элементами по всем основным показателям.

Правильная зарядка шуруповерта: как сделать лучше

Есть несколько простых правил, как заряжать аккумулятор шуруповерта, чтобы инструмент использовал весь свой возможный ресурс.

Когда вы приобретаете новый инструмент, помните о том, что перед тем как использовать его в первый раз, нужно поставить батарею на зарядку. Любые элементы питания, если они долгое время лежат на складе или в магазине, имеют тенденцию к разрядке. Если ваш шуруповерт оснащен батареей из Ni Cd (никель-кадмиевых) элементов, «прокачайте» их путем проведения трехкратной полной зарядки с последующим разрядом, чтобы убрать тот «эффект памяти», который свойственен для Ni Cd аккумуляторов, и довести уровень их емкости до оптимального.

Если в вашем шуруповерте стоят литий-ионные аккумуляторы, проводить им такую «прокачку» необязательно, потому что «эффект памяти» им не свойственен: это более современные батареи.

Нужно заряжать аккумулятор при благоприятной температуре окружающей среды. Наилучшие температурные показатели, при которых должна осуществляться зарядка аккумулятора шуруповерта — не ниже 10°С и не выше 40°С. Во время зарядки нельзя оставлять батарею надолго без присмотра во избежание перегрева и перезаряд. Хотя, если штатная зарядка инструмента снабжена индикатором контроля всего процесса, устройство автоматически «закончит» его тогда, когда это будет нужно.

Не рекомендуется надолго оставлять аккумуляторный блок в заряднике. А если шуруповерт используется не так часто, лучше вынуть из него батарейки и хранить отдельно от него.  В случае, когда АКБ долго лежат без применения, следите за тем, чтобы они были в заряженном состоянии, проводя им «подпитку» раз в месяц в течение 25-30 минут.

Как известно, аккумуляторный блок питания шуруповерта бывает либо никель-кадмиевый, либо литий-ионный. Ni Cd аккумуляторы можно хранить при любой степени заряженности. Главное их преимущество состоит в том, что они не боятся глубоких разрядов. Для того чтобы они хорошо работали после долгого перерыва, их как обычно следует «прокачать» три-четыре раза. Время «прокачки», в среднем, составляет 3-4 часа, в течение которых можно работать с шуруповертом в обычном режиме. Желательно в процессе работы шуруповерта контролировать то, чтобы Ni Cd батарея разряжалась не частично, а полностью. Это поможет ей не накапливать тот самый «эффект памяти».

Если аккумуляторный блок питания вашего инструмента укомплектован не никель-кадмиевыми, а литий-ионными батарейками, главный «плюс» их заключается в том, что «эффект» памяти у них отсутствует. Однако следить за уровнем их заряда рекомендуется более тщательно. В случае, если шуруповерт с литиевыми АКБ не используется какое-то время, их нужно периодически подзаряжать. Глубокого разряда они как раз не любят. Если литиевые АКБ подвергнуть глубокому разряду, сработает защитный контроллер внутри аккумуляторного блока. Чтобы этого не произошло, следите за тем, чтобы батареи были заряжены, как минимум, процентов на 50.

Различия между Li-Ion и Ni-Cd батареями

Сопоставим следующие характеристики: сущность электрохимических процессов, воздействие на окружающую среду, стоимость, особенности эксплуатации и производительность, а также практическое применение.

Никель-кадмиевая батарея использует кадмий в качестве анода (отрицательный вывод), оксигидроксид никеля в качестве катода (положительный вывод) и водный гидроксид калия в качестве электролита.

Литий-ионная АКБ использует графит в качестве анода, оксид лития для катода и литиевую соль в качестве электролита. Ионы лития движутся от отрицательного электрода к положительному во время разряда, и в обратном направлении — при зарядке.

Улучшенный метод восстановления шуруповёрта аккумуляторов

Автор метода разобрал несколько банок аккумулятора в ходе и обратил внимание на разрыв положительного контакта с отрицательным корпусом. Он предположил, что это вызвано деградацией электролита и оказался прав. Как говорилось выше, в ходе эксплуатации идёт процесс окисления с расходом воды

В результате уменьшения воды в составе щелочного электролита менялись и его эксплуатационные характеристики

Как говорилось выше, в ходе эксплуатации идёт процесс окисления с расходом воды. В результате уменьшения воды в составе щелочного электролита менялись и его эксплуатационные характеристики.

Что было предложено:

• перед тем, как проводить какие-либо манипуляции с подачей импульсного тока и зарядкой, автор метода отобрал из сборки элементы, напряжение на которых было нулевым;
• в их корпусе микродрелью и тоненьким сверлом было сделано отверстие;
• в отверстие каждого элемента был закачан кубический сантиметр дистиллированной воды;
• после этого батарейки отстоялись некоторое время и было измерено их напряжение. Элементы с нулевым напряжением «взбодрили» импульсным током;
• затем была произведена зарядка элементов;
• после этого рекомендуется оставить их на несколько дней, а затем снова проверить напряжение;
• если элементы живы, то отверстия заделываются герметиком или запаиваются. Батарея собирается, заряжается и шуруповёрт готов к работе;
• если напряжение опять нулевое, то добавляется еще «кубик» дистиллированной воды, и процесс повторяется до успешного завершения.

как проверить ёмкость аккумулятора

Ниже можно посмотреть, как выглядел процесс:

Сверлится отверстие

Заливается дистиллированная вода

Отверстие запаивается

аккумулятора для шуруповерта

щелочные аккумуляторы

Почему контроллер блокирует работу литиевых батарей

Причинами блокировки литиевого аккумулятора являются такие факторы:

1. Короткое замыкание. Возникает при превышении допустимого уровня заряда. Контроллер разрывает электрическую цепь. Восстанавливается она только после устранения замыкания. Для разблокирования батарею подключают к зарядному устройству.
2. Глубокий разряд. Система защиты не позволяет дальше потреблять энергию аккумулятора. Спасти батарейку можно, начав зарядку телефона оригинальным ЗУ.
3. Течение опасных процессов. При критическом разряде начинается бурное течение химических реакций. Внутри корпуса образуются литиевые кристаллы. Взаимодействуя с электродами, они вызывают взрыв. Опасная ситуация возникает при подаче напряжения. Поступление тока блокируется контроллером.

Приступаем к замене элементов

Итак, с типами элементов, определились, теперь разбираем корпус аккумулятора, предварительно зарядив его до упора.

Вытаскиваем из корпуса все элементы и меряем напряжение на каждой банке. Для литиево-ионных оно должно составлять 3,6-3,8 В, для никель-кадмиевых – 1,2-1,4 В. Отмечаем на каждой банке, у которой напряжение меньше номинального. Собираем аккум, и работаем до снижения мощности. Опять разбираем и снова меряем напряжение у каждой банки. На негодных элементах просадка в напряжении будет значительной, они и подлежат замене.

С восстановлением элементов я не заморачивался – проще купить новые и заменить, кроме того, литиево-ионные аккумуляторы не подлежат реанимации, литий разлагается в течении 3 лет.

Аккумуляторы заказал на АлиЭкспресс

, 2 штуки по 3000 мА обошлись в 500 рублей, но тут важно подобрать банки по габаритам и емкости со старыми, так что посмотрите, какие у вас элементы, а уж потом заказывайте. Итак, чтобы заменить элементы, нам потребуется паяльник, олово и спиртовой флюс на канифоли

Итак, чтобы заменить элементы, нам потребуется паяльник, олово и спиртовой флюс на канифоли.

При пайке не перепутайте плюс с минусом, не держите паяльник на банках долго – опасность перегрева, для соединения элементов используйте старые пластины.

После этого я провел несколько циклов «заряд/разряд», зарядив элементы по полной, затем разрядил до упора, нагрузив шуруповерт. И так несколько раз – это необходимо для выравнивания потенциалов на банках.

Собственно, на этом все. Единственное, если у вас никель-кадмиевые банки, то это прекрасный повод сменить из на литий-ионные

, нужно только правильно подобрать количество банок под напряжение «шурика» — у литиевых напряжение в три раза выше никель-кадмиевых. Но это уже тема для другой статьи.

Что делать, если аккумулятор не заряжается

Если вышеперечисленные методы не помогли, то рекомендуем ознакомиться со следующими способами как оживить аккумулятор 18650.

С помощью специального зарядного устройства

Это действие осуществляется при помощи китайской копии зарядного устройства «IMAX B6» и мультиметра. Эта зарядка доступна в широкой продаже, и она отлично восстанавливает аккумулятор в домашних условиях.
Для начала необходимо проверить саму батарею, путем соединения к ней мультиметра и выставляя устройство в режим измерения напряжения. Если у аккумулятора глубокий разряд, мультиметр покажет низкие показателями U в милливольтах.

Суть метода заключается в том, чтобы измерение реального количества U в аккумуляторе «мешает» контроллер.
Есть два вывода, плюс и минус, которые идут непосредственно с батареи на контроллер. На выводах чаще всего напряжение составляет 2,6 В это достаточно небольшое значение.

Напряжение будет по немногу подниматься. Это значит, что восстановление li ion аккумулятора идёт успешно. Через какое-то время значение U дойдет до 3,2 вольт, и батарея начнет «раскачиваться». Позже её можно будет заряжать от «родной» зарядки.

С помощью резистора и «родного» ЗУ

Этот способ еще более проще осуществить, чем предыдущий. Здесь необходимо «минус» подзарядки подвести к «минусу» аккумулятора. А «плюс» вывести путем резистора на «плюс» батареи.
После этого следует подать питание и напряжение будет возрастать.
Его можно поднять до 3В, для достижения этого показателя, нужно процедуру провести в течении пятнадцати минут. Как только метод завершен, аккумулятор можно проверить на работоспособность.

С помощью вентилятора

Чтобы осуществить этот метод нам понадобится блок питания, в котором выходное напряжение было минимум 12В. «Минус» вентилятора следует подсоединить к «минусовом» разъему блока питания, а его «плюсовой» к плюсу и обязательно фиксировать вручную на аккумуляторе.
Когда мы включим устройство, вентилятор начнет работать. Это значит, что в батарее уже идёт ток. Процедуру не стоит долго продолжать, где-то через 30 секунд нужно выключить сеть. После такого восстановления напряжение обычно повышается до 3В.

Восстановление 18650 аккумуляторов при помощи подзарядки от другого аккумулятора

Существует способ как реанимировать литий-ионную батарею с помощью другого автомобильного аккумулятора. Для этого нам нужна любая другая батарея на 9 В, скотч, а также тонкий провод.
Метод осуществляется по следующим этапам:

• Проводки требуется подвести к контактам батареи, которую мы хотим реанимировать. На каждый контакт провод должен быть отдельным.
• Нельзя замыкать контакты «плюс» и «минус» лишь одним проводом. Из-за этого может произойти короткое замыкание, и оживить батарею будет нельзя.
• Соединения нужно закрепить скотчем, на которой перед этим необходимо сделать метку маркером, какой провод с каким контактом будет соединён.
• Провод от «плюса» девятивольтового аккумулятора следует соединить с «плюсом» восстанавливаемой батареи.
• Минусовые контакты надо соединить по этому же методу.
• Все контакты закрепляем изолентой, чтобы провода не отошли.
• Ждём определенное время и следим за состоянием батареи, она должна минимально нагреться.
• Когда аккумулятор станет тёплым, сразу же отсоединяем от АКБ батареи.
• Проводим перезарядку.
• Проверяем работу.

С помощью использования тренировочных циклов

Этот метод проводится для предотвращения сульфатации, а также для того чтобы определить емкости батареи. Такие циклы нужно проводить минимум один раз в год и процедура выполняется по следующим этапам:

• Следует зарядить литий-ионный аккумулятор обычным током до того момента, пока он полностью не зарядится.
• Выдерживаем ее четыре часа после того как прекратилось питания.
• Корректируем плотность электролита.
• Включаем заряд на 25-35 минут чтобы электролит был перемешенным.
• Необходимо провести контрольную разрядку постоянным нормальным током десяти-часового режима и контролировать время полного разряда до того как напряжение спадет до 1,7 В на банку
• Емкость батареи можно определить как уровень разрядного тока умноженный на время разряда.
• После того, как контрольный разряд осуществлён необходимо сразу же полностью разрядить аккумулятор. Если получилось так, что емкость не заряжается аккумулятор 18650 скорее всего уже не починить.

Основные минусы данного метода:

• Сокращается срок службы.
• Долгое время восстановления литий-ионных аккумуляторов.
• Огромные затраты энергии.
• Маленькая эффективность способа.