Как хранить никель-кадмиевые и литий-ионные аккумуляторы для шуруповертов

Что делать после диагностики

Установив достоверно, какое оборудование неисправно, надо выбрать путь решения проблемы. Самое простое действие – заменить неисправный блок. Этот путь не всегда оптимален по экономическим соображениям – аккумуляторы и ЗУ стоят недешево, и выбрасывать их из-за копеечной поломки нерационально. Да и не всегда можно приобрести комплектующие, особенно к старым моделям.

Во многих случаях работоспособность электрооборудования можно восстановить. Если обнаружены окисленные или ржавые выводы зарядного устройства, их надо зачистить мелкой шкуркой. А еще лучше заменить контактные пластины, взяв их с неисправного зарядника-донора.

Замена контактов зарядного устройства.

Для этого потребуется паяльник, а к нему припой и флюс на основе канифоли (бескислотный). То же самое относится к поврежденным контактам аккумуляторного блока.

Если на плату зарядного устройства не приходит сетевое напряжение, то надо заменить сетевой шнур. Его можно взять от любого другого устройства или сделать самостоятельно, приобретя вилку и отрезок провода.

Пример схемы зарядного устройства шуруповерта.

Если все в порядке, а зарядник не мигает светодиодами и не выдает напряжение, то неисправна плата управления. Ее можно попробовать починить. Для этого нужна определенная квалификация и приборы (как минимум, мультиметр и осциллограф). Схему ЗУ можно найти в интернете.

Параметры АКБ и ЗУ нанесены на корпус устройств.

Если неисправен аккумулятор, то можно попытаться его реанимировать, а метод восстановления зависит от типа элементов АКБ. Для NiCd батарей надо вскрыть пластиковый кожух блока и извлечь все элементы. Далее следует произвести визуальный осмотр, который поможет выявить потекшие, окисленные, поврежденные элементы. Их надо выпаять и заменить на новые. Если таких нет, надо замерить напряжение на каждом элементе.

Элементы аккумуляторной батареи без внешнего кожуха.

Отстающие банки или элементы с нулевым напряжением надо отпаять и отложить отдельно. Если напряжение равно нулю, то можно предположить пересыхание электролита. В этом случае надо просверлить отверстие в корпусе аккумулятора и попытаться постепенно ввести внутрь около 1 миллилитра дистиллированной воды с помощью шприца. Если вода не впитывается, элемент восстановлению не подлежит.

Добавление воды внутрь NiCd элемента.

Если удастся напитать внутреннюю полость водой, то надо попытаться подзарядить каждый неисправный элемент (включая отстающие банки) импульсным током до напряжения в 1,2 вольта. Суть метода сводится к зарядке током, превышающим емкость в 10+ раз импульсами по 2-4 секунды. Если операция пройдет удачно, надо запаять отверстие в корпусе элемента и дать ему полежать несколько дней. Потом батарею надо заново спаять и собрать в пластиковый кейс.

Никель-металлогидридные элементы можно попробовать восстановить методом тренировки. Опыт показывает, что для аккумуляторов, не подвергшихся глубокому разряду, шансы на успех высоки. Для этого отстающие элементы надо индивидуально разрядить до уровня 1 вольта, нагрузив их на лампочку или резистор. Потом снова зарядить до номинала, и повторить этот цикл несколько раз.

Из видеоролика узнаете: Почему перестал заряжаться аккумулятор шуруповерта Риоби.

Восстановить емкость Li-ion аккумулятора невозможно, но батарея может потерять работоспособность при глубоком разряде одного или нескольких элементов. В этом случае схема управления предполагает элементы вышедшими из строя, и блокирует их заряд. Можно попробовать «подтянуть» аккумуляторы до номинала, чтобы балансир не отключал их при зарядке. Для этого разряженный элемент (его можно найти, замеряя напряжение на каждом аккумуляторе), надо вынуть и собрать несложную схему.

Схема восстановления литий-ионного аккумулятора.

Напряжение надо поднять с нуля до достижения тока примерно 0,2 от емкости аккумулятора. В этом режиме элемент надо заряжать до 3,7 вольта, а потом отключить и несколько дней контролировать напряжение на нем. Если оно снижается за счет саморазряда, то элемент подлежит отбраковке. Если нет – можно провести контрольный цикл заряд-разряд. Надо иметь в виду, что если даже работоспособность восстановилась, этот эффект временный. Элемент скоро выйдет из строя, поэтому надо быть готовым к полной замене батареи.

Если выяснится, что шуруповерт не заряжается, то эту проблему во многих случаях можно решить. Но подход должен быть осознанным, в противном случае ситуация лишь усугубится и приведет к финансовым потерям.

Процесс хранения

Правильное хранение аккумулятора до начала эксплуатации – важное условие его корректной и продолжительной работы. Поэтому процесс хранения начинать нужно не с момента приобретения, а сразу после изготовления. При покупке товара, оснащенного АКБ, следует посмотреть на дату его фасовки

Нужно помнить, что снижение качества батареи зависит не только от того, насколько активно она использовалась, а и от времени хранения

При покупке товара, оснащенного АКБ, следует посмотреть на дату его фасовки. Нужно помнить, что снижение качества батареи зависит не только от того, насколько активно она использовалась, а и от времени хранения.

Срок годности аккумулятора на литиево – ионном принципе работы в среднем составляет 5 лет при условии нормальной нагрузки. Но если шуруповерт (другой инструмент) пролежал на прилавке долго, АКБ теряет 10 – 20% своего ресурса.

Хранение аккумуляторов должно происходить при температуре от 0С до +20С. Максимально допустимая температура хранения не должна превышать +35С. При этом, чем прохладнее, тем лучше для батареи, но если температура не будет минусовой. Учитывая эту особенность АКБ, некоторые пользователи хранят ее на полке холодильника. В принципе это возможно при условии, что батарея будет в герметичной водонепроницаемой упаковке. Если уверенности в качестве упаковки нет, будет правильнее, если хранение аккумуляторов шуруповерта (другого приспособления) будет происходить в другом прохладном месте.

Правильная зарядка аккумулятора также влияет на продолжительность его работы. Чтобы его корпус не перегревался при подключении к сети, лучше, если это будет происходить при невысокой температуре окружающей среды. При этом блок питания должен быть «родным». В противном случае производитель не гарантирует нормальный срок службы аккумулятора.

Время полной зарядки современной литий – ионной АКБ в среднем составляет 6 – 7 часов. Более точные характеристики конкретного изделия указаны в его технической документации. Но, даже не имея инструкции, можно интуитивно понять, когда батарея полностью заряжена. В большинстве случаев на ней присутствуют светодиодные индикаторы (красный – заряжается, зеленый – зарядка окончена). К тому же, при полной зарядке аккумуляторной батареи автоматически прекращается подача напряжения, и блок питания перестает нагреваться. Но даже такая мера не гарантирует полную сохранность ресурса АКБ. Поэтому надолго оставлять ее подключенной к зарядному устройству после полной зарядки не рекомендуется.

Для литиевых аккумуляторов не является принципиально важной полная зарядка и разрядка. Они, в отличие от никелево – кадмиевых, например, не обладают «памятью уровня заряда». А значит, на уровне рабочей емкости батареи степень ее зарядки при последующей подзарядке не отражается

А значит, на уровне рабочей емкости батареи степень ее зарядки при последующей подзарядке не отражается.

Способы реанимации

Использование повышенного тока

Один из самых эффективных методов восстановления Ni-Cd аккумулятора – использование повышенных токов, превышающих мощность АКБ в 30-40 раз. Подаются они на протяжении 5-8 секунд. Из-за конструктивных особенностей данный способ эффективен только для Ni-Cd элементов питания.

С помощью подачи повышенных импульсов можно восстановить даже полностью разряженные и поврежденные аккумуляторы. Рекомендуется соединять с цепью каждый элемент банки батареи – это позволит уменьшить требуемую мощность тока. Из инструментов и материалов понадобится:

Источник питание и мультиметр.

• элемент для подачи импульсов;
• кабели с клеммами для подключения секций АКБ;
• мультиметр для замера мощности;
• перчатки и очки для защиты;
• разобранная на секции батарея.

Процесс реанимации Ni-Cd элемента питания с помощью подачи мощных импульсов включает следующие шаги:

1. Разберите элемент питания, отсоединив секции от общей цепи. Найдите плюсовой и минусовый контакт, замерьте мощность на каждой секции.
2. Подсоедините минусовый вывод к источнику тока с помощью кабеля. Рекомендуется использовать свинцово-кислотный АКБ от автомобиля с условным напряжением 12 В.
3. Подключите второй провод к плюсовому контакту на секции аккумулятора.
4. Включите источник питания, подавая усиленный ток на положительный выход с частотой до 3-4 раз в секунду. При этом следите за тем, чтобы провод не приварился к поверхности контакта. Для снижения риска рекомендуется установить пластину на выходе источника тока.
5. Измерьте напряжение каждой секции Ni-Cd АКБ. Если характеристики не выросли – выполните подачу тока повторно. После появления мощности на клеммах восполните емкость элемента питания, выполнив нескольких циклов заряда и разряда.

Доливка дистиллята

Данный способ позволяет предотвратить деградацию электролита, которая возникает из-за высокого потребления дистиллята в процессе эксплуатации Ni-Cd батареи. Из-за ее снижения в составе рабочего раствора существенно падают параметры элемента питания. Суть улучшенного метода заключается в добавлении дистиллята через специальные отверстия, что приводит к восстановлению напряжения и других характеристик. Процесс включает в себя следующие шаги:

Долив дистиллята в АКБ.

1. Уберите из сборки АКБ секции с нулевым напряжением.
2. В их корпусе с помощью шуруповерта и тонкого сверла сделайте небольшое отверстие.
3. Залейте в проделанную дырку 1 см2 дистиллята.
4. Спустя несколько часов замерьте напряжение в данных секциях.
5. При достижении необходимой мощности подзарядите элементы питания.
6. Дайте секциям с дистиллятом настояться 2-3 дня, после чего снова измерьте напряжение.
7. Если элементы питания восстановились, заделайте отверстия герметиком.
8. Соберите Ni-Cd аккумулятор и полностью восстановите емкость с помощью зарядного устройства.

Способ замораживания

Метод восстановления Ni-Cd элемента питания с помощью замораживания рекомендуется использовать для аккумуляторов, которые не удалось реанимировать подачей тока или заливом дистиллята. Для начала поместите элементы АКБ в морозилку на 1-2 часа. После этого выньте их и стучите по корпусу каждой секции резкими и короткими ударами.

Суть метода заключается в том, что при замораживании кристаллы, появившиеся в процессе деградации электролита, становятся хрупкими и легко разрушаются при ударах. Рекомендуется использовать для этого небольшой, но тяжелый предмет, например, твердую пластмассовую ручку или маленький молоток. Повторять цикл нужно 5-6 раз до полного восстановления напряжения.

Никель-кадмиевые элементы питания следует использовать в соответствии с инструкцией производителя. Из-за особенностей состава перед зарядкой их необходимо разряжать до нуля

Восстановление никель-кадмиевого аккумулятора нужно проводить с соблюдением мер предосторожности и в хорошо проветриваемом помещении

Конструкционные особенности

В состав никель кадмиевых аккумуляторов введены минусовые и плюсовые токопроводящие выводы, для разделения которых использован сепаратор. Внутренняя часть заполнена щелочным электролитическим составом. Корпус для никель кадмиевых батарей подготовлен из специального металла, герметично запаян.

Дабы обеспечить лучший контакт, для подготовки электродов используют фольгу, которая отличается небольшой толщиной. Для конструирования сепаратора, который сосредотачивают между выводами в батареях никель кадмиевых, применяют тканое сырье. Ведь он не взаимодействует со щелочным электролитом.

Для подсоединения аккумуляторной батареи к другим никелево кадмиевым источникам питания применяют борн. В состав устройства никель кадмиевых аккумуляторов входят сварные соединения, при помощи которых обеспечивается плотное соединение.

Преимущества никель-кадмиевых источник питания

• Численность циклов разряда и заряда достигает 1 000 и более.
• Период хранения таких устройств продолжителен. При этом степень заряженности агрегата не влияет на данный показатель.
• Технология зарядки никель кадмиевых аккумуляторов относительно проста. Ее смогут реализовать и новички-автомобилисты.
• Эксплуатировать такие источники питания можно и в зимний период, в жестких условиях.
• Емкость не снижается даже при минусовой температуре.

Отрицательные стороны

• Устройства обладают таким свойством, как «эффект памяти». Для его устранения возникает потребность в проведении определенных мероприятий.
• Уровень саморазряда повышенный.
• Если сравнить cd аккумуляторы с иными источниками питания, то можно выделить их невысокую энергетическую плотность.
• Для подготовки применены токсичные компоненты. Поэтому некоторые государства не используют такие аккумуляторные батареи, не занимаются их изготовлением.
• Для утилизации таких агрегатов применяют соответствующее оборудование. В нашей стране для никель кадмиевых агрегатов подготавливают установки для утилизации, переработки.

Правила хранения аккумулятора шуруповерта

Независимо от типа применяемых источников питания, хранить шуруповерт надо в сухом и прохладном месте (при положительной температуре). Высокая влажность вредна тем, что вызывает коррозию металлических корпусов элементов, которая в итоге становится причиной вытекания электролита и порче других элементов и контактов батареи. Также повышенное содержание воды в воздухе неблагоприятно действует на контакты электроинструмента и на обмотки электродвигателя.

Если говорить только об аккумуляторах, то никель-кадмиевые АКБ можно хранить полностью разряженными. Литий-ионные и никель-металлогидридные должны быть заряжены хотя бы частично. Примерно раз в месяц батареи желательно заряжать, чтобы за счет саморазряда аккумуляторы не ушли в глубокий разряд. Это больше относится к NiMH аккумуляторам, имеющий высокий ток саморазряда, и в меньшей – к литий-ионым. Ni Cd батарею, если у нее есть остаточный заряд, подзаряжать просто так нельзя – надо делать цикл разряд-заряд во избежание потери емкости. Надо установить АКБ на шуруповерт, на холостом ходу (или нагрузить, если есть возможность) разрядить до потери оборотов, и произвести полное заряжание. Если никель-кадмиевая батарея хранилась долго, то для восстановления емкости может потребоваться несколько полных циклов заряд-разряд.

Правильное обращение с аккумуляторными батареями шуруповерта может значительно продлить срок ее эксплуатации. Но не стоит безоговорочно доверять советам, размещенным в интернете – там достаточно сомнительных рекомендаций. Лучше самостоятельно разобраться в особенностях каждой конструкции и относиться к советам осознанно.

Режим стандартной зарядки

Производители обязательно указывают в инструкции, сколько заряжать Ni-Cd-аккумулятор и каким током это нужно делать. Чаще всего режим выполнения этого процесса стандартный для большинства разновидностей батарей. Если аккумулятор имеет напряжение 1 В, его зарядка должна выполняться в течение 14-16 часов. При этом ток должен быть 0,1 С.

В некоторых случаях характеристики процесса могут немного отличаться. На это влияют конструкционные особенности устройства, а также увеличенная закладка активной массы. Это необходимо для наращивания емкости батареи.

Пользователя также может интересовать, каким током заряжать аккумулятор Ni-Cd. В этом случае есть два варианта. В первом случае ток будет постоянным в течение всего процесса. Второй вариант позволяет длительно заряжать аккумулятор без риска его повреждения. Схема предполагает применение ступенчатого или плавного снижения тока. На первой стадии он будет значительно превышать показатель 0,1 С.

Типы аккумуляторов и их особенности

Аккумуляторный электроинструмент комплектуется батареями, выполненными на различной основе. Эти АКБ в эксплуатации и при зарядке ведут себя по-разному, и к ним нужен дифференцированный подход, основанный на знании свойств электрохимических источников питания.

Никель-кадмиевый

Классика жанра для переносного электроинструмента. Многие батареи для шуруповертов напряжением от 12 в до 14 в построены на таких элементах. Недорогие, достаточно емкие аккумуляторы получили широкое распространение, долгое время были единственным бытовым типом источников питания с возможностью возобновления энергии. К их плюсам относят:

• способность работать при низких (до минус 40 град.С) температурах;
• отсутствие склонности к самовозгоранию;
• высокую надежность.

К недостаткам, прежде всего, относят проблемы с утилизацией (кадмий токсичен), а также относительный проигрыш по электрическим параметрам батареям, созданным по более поздним технологиям. Однако есть области, где альтернативы Ni Cd элементам нет, и они еще долго не сойдут со сцены.

Никель-кадмиевая батарея от компании Metabo.

Металлогидридный

Аккумуляторы структуры NiMH разработаны на смену никель-кадмиевым электрохимическим источникам тока. Батареи предыдущего поколения обладают хорошими характеристиками, но содержат кадмий – токсичный элемент, создающий проблемы с утилизацией АКБ. Более новые источники имеют несколько большую удельную емкость, но выдерживают меньшее количество циклов заряда-разряда. Также для них характерна большая токоотдача (до 1,5 крат по сравнению с Ni Cd) и меньший ток саморазряда. Никель-металлогидридные элементы можно хранить на холоде (но не при температурах ниже нуля!) до месяца без необходимости последующей подзарядки. Хранение элементов стало безопасным – авиакомпании принимают Ni-MH батареи к перевозке.

По сравнению с никель-кадмиевыми моделями NiMH батареи имеют полное превосходство почти по всем электрическим параметрам, но при низких температурах они работают плохо. В этой категории устаревшая концепция NiCd конкуренции не имеет.

Никель-металлогидридная батарея 18 вольт.

Литий-ионный

Самый популярный тип аккумуляторов. Считается лучшим и передовым по совокупности свойств. К плюсам таких батарей относят:

• высокую удельную емкость;
• низкий ток саморазряда;
• высокую токоотдачу;
• повышенное напряжение единичного элемента имеет преимущество при построении относительно «высоковольтных» батарей (18 в или 20 в) – так как элементов надо меньше, то при том же геометрическом объеме общая емкость будет выше;
• микроскопический эффект памяти (долгое время считалось, что он отсутствует полностью);
• относительно долгий срок службы.

На практике не все так радужно, и у литий-ионных батарей есть существенные недостатки:

• литий-ионные элементы выходят из строя при перезаряде, требуется тщательный контроль под управлением микропроцессоров;
• выходят из строя при глубокой разрядке;
• теряют свойства при хранении (даже без заряда-разряда);
• плохо работают при низких температурах.

Для контроля глубины разряда под нагрузкой и предотвращения перезаряда литий-ионные батареи часто оснащаются встроенным контроллером. Он помогает правильно зарядить Li-ion аккумулятор шуруповерта В этом случае батарея работает в более благоприятных режимах и срок ее службы увеличивается. Но не все производители устанавливают в свою продукцию такие платы, несмотря на декларации об их наличии.

Литий-ионая АКБ на 20 вольт.

Также недостатком аккумуляторов Li-ion считается их склонность к самовозгоранию и к взрыву. Проблема усугубляется тем, что в результате химических реакций для поддержания горения им не нужен приток кислорода извне. А с водой содержимое АКБ реагирует, выделяя еще больше взрывоопасных газов. Поэтому тушить такие элементы очень трудно. В результате после нескольких инцидентов и даже катастроф при перевозке Li-Ion элементов авиакомпании стали вводить ограничения и запреты на транспортировку таких источников тока.

Для удобства сравнения основные свойства аккумуляторов разных типов сведены в таблицу.

Тип батареи	ЭДС одного элемента, В	Количество циклов заряд/разряд	Эффект памяти
Li-ion	2,5..4,2	до 600	Незначителен для практических целей
Ni-Cd	1,37	до 1000	Ярко выражен
Ni-MH	1,25 (без нагрузки 1,4 В)	200-300	Отсутствует при неглубоком разряде

Как правильно заряжать аккумулятор

Правильный подход к заряжанию аккумуляторов позволяет значительно продлить срок службы АКБ. У каждого типа батарей есть свои требования.

В первый раз после покупки

Аккумуляторы, идущие в комплекте с шуруповертом, продают в частично заряженном состоянии. Возможно, их и зарядили полностью, но на какую величину снизился запас энергии во время хранения за счет эффекта саморазряда, неизвестно. Литий-ионный аккумулятор заряжать можно сразу, чтобы батарея была в полной готовности к работе. Никель-кадмиевую батарею надо сначала разрядить до начала падения оборотов вала шуруповерта, и потом зарядить полностью. Это поможет избежать потери емкости. Таким же образом желательно поступить и с NiMH АКБ, хотя у нее эффект памяти выражен не столь отчетливо.

На каком этапе разряда подключить зарядку

В большинстве случаев шуруповерт сам подскажет, когда надо возобновить энергию батарей. При разряженной АКБ падают обороты вала и уменьшается вращающий момент, работать становится невозможно и потребуется заменить аккумулятор на заряженный. До глубокого разряда дело в такой ситуации не дойдет.

Индикация уровня остаточного заряда на шуруповерте от китайского бренда Deco.

Многие шуруповерты имеют индикатор уровня заряда батареи. Можно ориентироваться на него. Но такие системы довольно грубы и нелинейны, поэтому их можно использовать для очень приблизительной оценки состояния остаточной энергии. Если батарея литий-ионная, то заряжать ее можно в любое время с любого уровня.

Сколько по времени заряжать

Время заряжания аккумуляторов может быть различным. Оно зависит:

• от степени разряда элементов;
• от текущей фактической емкости АКБ;
• от зарядного тока – большим током батарея зарядится быстрее.

Фактическая емкость батареи никогда неизвестна (ее можно замерить контрольным разрядом, но реально это бессмысленно). В процессе эксплуатации она изменяется от заявленного производителем максимума (у новой АКБ) до практического нуля (в конце срока работы). Уровень остаточного заряда в процентах также точно определить невозможно (его можно лишь косвенно оценить по фактическому напряжению). По этим причинам контролировать заряд по времени не получится. Можно лишь говорить о том, что глубоко разряженный новый аккумулятор при одинаковом токе заряжается дольше слегка разряженного старого. Для окончания заряжания и отключения ЗУ используются другие критерии:

• повышение напряжения на элементе до установленного значения;
• снижение зарядного тока ниже установленного значения.

Существуют и другие способы определения окончания процесса зарядки.

Li-ion батарея в процессе зарядки – горит красный индикатор.

Зарядка закончена, горит зеленый индикатор.

Для NiMH элементов при заряжании большим током в конце процесса наблюдается эффект снижения напряжения на элементе. Это явление можно использовать в качестве сигнала выключения зарядного устройства. Также можно контролировать процесс по снижению скорости нарастания напряжения в конце заряжания, но этот метод требует точного измерения напряжения и применения микроконтроллеров для математических вычислений.

Зарядная характеристика никель-металлогидридного аккумулятора (на графике напряжения виден участок с замедлением роста напряжения и с уменьшением напряжения по окончании заряжания)

Рекомендуем к просмотру тематическое видео.