Литий-ионные аккумуляторы для шуруповёртов

Переделка шуруповерта «Хитачи» 12 В на литиевые аккумуляторы 18640

Особенности переделки шуруповерта «Хитачи» 12 В на литиевые аккумуляторы. Очень компактное гнездо под аккумуляторные элементы предназначено для пальчиковых элементов. Поэтому следует подготовить место под 18650 элементы. Необходимо вырезать у перегородки одну сторону, чтобы плотно разместить 1 элемент.

Нужно обзавестись флюсом, плоской металлической соединительной лентой, термоклеем. Устанавливать литиевые аккумуляторы в шуруповерт при переделке необходимо через защитный контроллер. Он должен обслуживать 3 элемента 18650, напряжением 3,7 В и рассчитан на 20-30 ампер.

Извлечь старую батарею из гнезда, аккуратно отсоединить контакты в сборке с датчиком температуры и индикатором включения. Зачистить и подписать контакты. Их следует вывести в одну сторону, соединить припоем с выводами из толстых проводов и залить сборку термоклеем.

Собрать источник энергии с одним из контроллеров, рассчитанных на 3 элемента. Собрать последовательную схему из 3-х Li-ion элементов. Подключить контроллер. Переделка литиевого 12-вольтового аккумулятора завершается, когда конструкция будет установлена в блоке, закреплена, и индикатор зарядки загорится. После полной зарядки замеры показывают 12,17 вольт в наружной сети. Но этого достаточно для безотказной длительной работы прибора.

Преимущества и недостатки видов аккумуляторов

При выборе вида аккумулятора нужно ознакомиться с преимуществами и недостатками каждого типа батареи.

Таблица 2. Преимущества и недостатки видов аккумуляторов

Вид	Преимущества	Недостатки
Никель-кадмиевые	морозоустойчивость; нет риска самовозгорания; длительный эксплуатационный период; выдерживают повышенные нагрузки; подлежат восстановлению; возможно хранение в разряженном виде без потери характеристик; можно использовать до полной разрядки	для производства используются токсичные вещества; проблемы с утилизацией; ощутимая масса; наличие саморазряда и эффекта памяти
Никель-металлгидридные	практически полное отсутствие эффекта памяти; при изготовлении не применяются токсичные соединения; отсутствие проблем с утилизацией; высокая емкость; малая масса и компактные габариты; повышенная устойчивость к механическим повреждениям	долгое время зарядки; при длительном периоде использования ухудшаются показатели емкости; отсутствие устойчивости к минусовым температурам; хранить можно только в заряженном виде; большая цена
Литий-ионные	высокая скорость зарядки; почти нет эффекта памяти; минимальный процент саморазряда; показатель емкости не снижается даже после продолжительного эксплуатационного периода; при производстве не используются токсичные соединения; долговечность	могут взорваться при механическом воздействии; нельзя полностью разряжать, поскольку в этом случае уменьшается эксплуатационный период; нельзя восстановить; при использовании на морозе быстро разряжаются
Литий-полимерные	отсутствие эффекта памяти; минимальный процент саморазряда; повышенная емкость; компактные габариты и малая масса; морозостойкость	нельзя разряжать до нуля; маленький эксплуатационный период; высокая стоимость

Электрическая схема переделки шуруповерта под Li-Ion аккумуляторы

Комплектующие изделия подобраны, и теперь можно составить электрическую сборочную схему. Источником работы шуруповерта является бытовая электропроводка, с которой через зарядное устройство и плату BMS заряжаются аккумуляторы. На плате BMS есть две печатные площадки, к которым подключается зарядное устройство и шуруповерт. Кстати, если аккумулятор почти разряжен, а надо работать, то можно одновременно заряжать его и работать шуруповертом.

Выводы аккумуляторов припаиваются непосредственно к плате BMS, так как при работе шуруповерта они отдают большой ток и чем короче и большего сечения проводники, тем меньше потери энергии.

Непосредственно к выводам аккумуляторов подключается через кнопку включения индикатор уровня заряда. Одно деление соответствует 25% . Литиевые аккумуляторы не обладают эффектом памяти и их можно заряжать в любой момент, не ожидая полной разрядки.

Производители Li-Ion аккумуляторов рекомендуют, чтобы аккумулятор набрал полную мощность его пару раз надо полностью разрядить с последующей полной зарядкой.

При сборке схемы, для исключения выхода из строя компонентов, требуется неукоснительное соблюдение полярности подключения. На схеме провода положительной полярности обозначены красным цветом, а отрицательной – синим.

Литий-ионная батарея для шуруповёрта

В последнее время производителями всё чаще используются батареи данного типа. Такие аккумуляторы для шуруповёртов также обладают множеством достоинств, хотя и не лишены солидного перечня недостатков. Если рассматривать сильные стороны такого устройства, то стоит начать со следующих параметров:

• высокая удельная ёмкость, превышающая параметры конкурентов, почти в 2 раза;
• сравнительно компактные размеры и вес;
• наибольший коэффициент электрической плотности;
• полное отсутствие эффекта запоминания ёмкостного заряда.

Из недостатков такого аккумулятора хочется сконцентрировать внимание на следующих показателях:

• плохая переносимость отрицательных температур;
• короткий эксплуатационный ресурс по сравнению с другими аналогами;
• прихотливость в процессе использования;
• взрывоопасность батареи;
• невозможность восстановления;
• довольно высокая цена;
• использование только заводского зарядного устройства.

Но, несмотря на все недостатки, такими аккумуляторами очень часто снабжаются шуруповёрты и другие электроинструменты. Основной причиной такой популярности литий-ионной батареи, является её высокий уровень заряда. Но прежде чем купить такую батарею, необходимо подумать, с какой степенью интенсивности будет эксплуатироваться электроинструмент и есть ли смысл в такой дорогостоящей покупке.

Виды АКБ для шуруповертов и их особенности

В современных аккумуляторных шуруповертах и дрелях используются три типа батарей:

1. Никель-кадмиевые (NiCd, Ni-Cd).
2. Никель-металлогидридные (Ni-MH или NiMH).
3. Литий-ионные (Li-ion).

Рассмотрим особенности каждого из типов аккумуляторов подробно.

Никель-кадмиевые

Этот тип источников энергии, пожалуй, самый старый. Появились кадмиевые аккумуляторы в 70-х годах, и это был настоящий прорыв. По сравнению с кислотно-свинцовыми и щелочными батареями никелевые оказались намного компактнее при той же электрической емкости и имели умеренную цену.

Как и свинцово-кислотные, Ni-Cd элементы могут отдавать довольно большой ток в нагрузку и выдерживать до 1 000 циклов заряд/разряд. Причем такое количество циклов – всего лишь гарантия производителя. Фактически батарея продолжает служить и по достижении этой цифры.

Время зарядки Ni-Cd батареи в среднем составляет 6-8 часов, что, к сожалению, многовато, но все же меньше, чем у его кислотных и щелочных собратьев. Отличаются никелевые АКБ и своей «морозоустойчивостью» – они отлично работают при температурах до -20 градусов Цельсия. Дополнительно кадмиевая технология допускает глубокую разрядку, а срок службы батареи зависит в основном от количества циклов заряд/разряд. Храниться же такая батарейка может долго – до 7-8 лет.

Но есть у этого типа аккумуляторов и недостатки, причем существенные. Один из них – большой саморазряд, который может достигать 10% в месяц. Таким образом, если шуруповерт пролежал без дела, скажем, полгода, то перед использованием его придется зарядить.

Еще один недостаток – так называемый «эффект памяти». Если батарею постоянно подзаряжать, не разряжая в ноль, то она «запомнит», до какого уровня ее разряжали и по достижении этого порога просто откажется работать, “сказав”, что разряжена. Именно поэтому аккумуляторы данного типа нужно периодически «гонять» – полностью разряжать и тут же заряжать до 100%.

Никель-металлогидридные

Этот тип аккумуляторов появился чуть позже – в начале 90-х годов прошлого века. Ni-MH элементы обладают сходными с кадмиевыми характеристиками, но эффект памяти проявляется у них намного слабее (но все же проявляется) и, главное, в таких аккумуляторах отсутствует кадмий.

Ni-MH батарея аккумуляторов для шуруповерта

Никель-металлогидридная батарея способна отдавать приличный ток, хорошо работает на морозе, а ее саморазряд составляет те же 7-10% в месяц. Что касается стоимости, аккумуляторы этого типа несколько дороже кадмиевых, количество же циклов заряд/разряд, от которого зависит срок службы, составляет всего 300-500 раз, что является существенным минусом. Срок хранения таких элементов – 6-7 лет. Соотношение габариты/емкость, как и время заряда – до 8 часов, сходны с кадмиевыми. Металлогидридные элементы, как и кадмиевые, хорошо переносят глубокий разряд.

Литий-ионные

Li-Ion технология на сегодняшний день является передовой. Литиевые элементы намного компактнее и легче предыдущих при той же электрической емкости и, что очень удобно, могут заряжаться повышенным током. При этом время полной зарядки литий-ионных АКБ может быть сокращено до 1-2 часов.

Li-Ion батарея аккумуляторов для шуруповерта

Большим преимуществом батареек этого типа является и практически полное отсутствие эффекта памяти – инструмент можно подзаряжать когда угодно и до любого уровня. Саморазряд Li-Ion батарейки относительно невелик и составляет примерно 2-3% емкости в месяц.

Что касается недостатков, то до относительно недавнего времени это были высокие степени пожаро- и взрывоопасности. При неправильной эксплуатации батарея могла загореться, а то и взорваться. Причем горящий элемент практически невозможно потушить водой – это только усиливает горение.

Еще один серьезный недостаток элементов этого типа – они не терпят глубокого разряда и перезаряда. В первом случае АКБ тут же выходит из строя, во втором – может загореться. Но эту проблему тоже легко решили все тем же контроллером, который отключает элемент питания от нагрузки при критическом разряде и от зарядного устройства, если АКБ зарядилась.

Обычный ресурс Li-Ion батареек составляет 600 циклов заряд/разряд, но он также сильно зависит и от «возраста». Храниться литий-ионная АКБ может не более 2-3 лет независимо от того, работает она или просто лежит в столе.

Выбирая инструмент с такими элементами питания, следует учитывать, что они будут плохо вести себя на морозе (сильное снижение емкости, которая, впрочем, восстановится в тепле). В дополнение они не смогут отдать большой ток при любой температуре, а значит, не обеспечат большой крутящий момент, необходимый для работы с плотными материалами. И стоимость Li-Ion элементов намного выше, чем у никелевых собратьев.

Сколько и каких аккумуляторов приобретать

В большинстве случаев для переделки любого шуруповерта на литиевые аккумуляторы используют элементы типоразмера 18650. Эта цифра означает линейные размеры:

• длина 65 мм (на самом деле чуть больше);
• диаметр 18 мм.

Эти батареи относятся к категории пальчиковых – имеют цилиндрическую форму с выводами положительного и отрицательного полюсов с противоположных сторон. Напряжение одного элемента в полностью заряженном состоянии составляет 3,6 вольт. Для каждого шуруповерта надо набрать необходимое напряжение. Его можно найти на корпусе старого аккумулятора.

Напряжение штатной батареи, В	Количество литий-ионных элементов	Итоговое напряжение, В
10,8	3	10,8
12	3-4	10,8 или 14,4
14	4	14,4
18	5	18

Очевидно, что из 3,6-вольтовых элементов не всегда удается набрать напряжение, строго равное номиналу. Так, для 18 в все получается идеально, а для 12 в придется довольствоваться или чуть меньшим, или чуть большим напряжением. Надо понимать, что в первом варианте немного упадет крутящий момент, а во втором он увеличится, но надо быть готовым к снижению ресурса механической части. К тому же есть вероятность, что повышенное напряжение может вывести из строя электронную схему управления. Хотя отзывы в сети говорят, что в этом плане все работает нормально.

Шуруповерт не запускается – как решить вопрос

При проверке работы шуруповерта при наполовину заряженном аккумуляторе, двигатель запускался даже под нагрузкой стабильно. Но когда он был заряжен полностью, то шуруповерт, даже на холостом ходу, запускался только после многократного нажатия на клавишу включения.

Полазил щупом осциллографа по плате BMS и выяснил, что срабатывает защита по току. Дело в том, что в момент пуска двигателя шуруповерта сопротивление его обмоток определяется активным сопротивлением проводов и составляет десятки Ом. Поэтому пусковой ток в первый момент может составлять и сотню ампер.

Для исключения ложных срабатываний защиты в плате BMS обычно предусмотрена задержка ее срабатывания около 100 ms, что очевидно для данного шуруповерта оказалось недостаточно. Для стабильного запуска двигателя потребовалось увеличить задержку для срабатывания защиты до половины секунды (500 ms). Электрической схемы платы не было, поэтому решил увеличить время задержки методом научного тыка.

Предстояло найти точку в схеме, к которой припаять вывод конденсатора относительно минуса или плюса аккумуляторов. Для этого был взят конденсатор емкостью 0,47 mF и к одному из его концов припаян тонкий проводок. Второй его конец был припаян к отрицательному выводу аккумуляторов.

Затем свободным концом конденсатора производилось последовательное прикосновение ко всем выводам сопротивлений и конденсаторов, и каждый раз нажималась клавиша пуска двигателя на шуруповерте. Перед каждым следующим прикосновением выводы конденсатора замыкались, чтобы его разрядить и исключить повреждение схемы.

Но точку относительно минуса найти не удалось. Поэтому свободный конец провода был припаян к положительному выводу аккумулятора и проделана такая же операция, которая увенчалась успехом. Прикосновение вывода конденсатора к точке, указанной на фотографии двигатель шуруповерта стал запускаться уверенно даже под нагрузкой.

Для надежности решил увеличить емкость конденсатора до 2,2 mF. Он был одним концом припаян непосредственно к положительному выводу аккумулятора, а второй вывод подсоединен к левому выводу резистора 1 кОм с помощью проводника.

Возможно, есть и более рациональное решение, но проверка шуруповерта в работе показала эффективность установки дополнительного конденсатора. Двигатель как на холостом ходу, так и под нагрузкой запускался безотказно.

За $10 и пару вечеров удалось вернуть в строй, казалось бы, бесполезный шуруповерт. Надеюсь, что мой опыт поможет многим решиться на восстановление работоспособности заброшенных шуруповертов и других аккумуляторных инструментов.

Как заряжать аккумулятор, правила

Литий-ионные аккумуляторы похожи на людей тем, что они не ведут себя одинаково и работают лучше всего при температурах, которые не являются ни слишком жаркими, ни холодными.

Эти батареи работают лучше при высоких температурах, чем при низких, так как тепло снижает внутреннее сопротивление и ускоряет химическую реакцию внутри батареи. Побочным эффектом этого процесса является то, что он создает нагрузку на батарею, что может привести к сокращению срока службы в жарких условиях в течение продолжительных периодов.

С другой стороны, низкие температуры увеличивают внутреннее сопротивление, что увеличивает нагрузку на аккумулятор и сокращает его емкость. Батареи, которые обеспечивают 100% -ную емкость при 27 ° C, обычно уменьшаются на 50% при -18 ° C и так далее.

Li ion аккумуляторы как правильно заряжать?

Не разряжать полностью

Несоблюдение этих советов и инструкций может привести к повреждению аккумулятора до такой степени, что он станет непригодным для использования. Вы также можете поставить под угрозу свою безопасность и безопасность других людей, если батарея не используется должным образом. В сочетании с несовпадающим зарядным устройством может произойти перегрев или перезарядка, и существует риск возгорания.

Полная разрядка производится не чаще раза в 3 месяца

Как правильно заряжать литий ионные аккумуляторы?

Зарядка ионно-литиевых батарей очень отличается от зарядки никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей.

Различия заключаются в том, что литий-ионные аккумуляторы имеют более высокое напряжение на элемент. Они также требуют гораздо более жестких допусков на напряжение при обнаружении полной зарядки, а после полной зарядки они не допускают или требуют подзарядки

Особенно важно иметь возможность точно определять состояние полной зарядки, поскольку литий-ионные аккумуляторы не допускают перезарядки

Хранение с небольшим зарядом

Большинство литий-ионных аккумуляторов, ориентированных на потребителя, заряжаются до напряжения 4,2 В на элемент, и это допускает отклонение около ± 50 мВ на элемент. Зарядка сверх этого вызывает напряжение в элементе и приводит к окислению, что сокращает срок службы и производительность. Это также может вызвать проблемы с безопасностью.

Заряжать только оригинальной зарядкой

Зарядку литий-ионных аккумуляторов можно разделить на два основных этапа:

• Заряд постоянного тока: на первой стадии зарядки литий-ионного аккумулятора или элемента тока заряда контролируется. Как правило, это составляет от 0,5 до 1,0 С. (Примечание: для батареи емкостью 2000 мАч скорость зарядки будет равна 2000 мА для скорости зарядки С). Для потребительских элементов LCO и батарей рекомендуется скорость зарядки не более 0,8 ° C.На этом этапе напряжение на ионно-литиевом элементе увеличивается для заряда постоянного тока. Время зарядки может быть около часа для этой стадии.
• Заряд насыщения: Через некоторое время напряжение достигает пика в 4,2 В для элемента LCO. В этот момент элемент или батарея должны войти во вторую стадию зарядки, известную как заряд насыщения. Поддерживается постоянное напряжение 4,2 В, и ток будет постоянно падать. Конец цикла зарядки достигается, когда ток падает примерно до 10% от номинального тока. Время зарядки может быть около двух часов для этой стадии в зависимости от типа элемента и производителя и т. Д.

Эффективность заряда, то есть величина заряда, удерживаемого батареей или элементом, относительно количества заряда, поступающего в элемент, является высокой. Эффективность зарядки составляет от 95 до 99%. Это отражает относительно низкие уровни повышения температуры клеток.

Не перегревать аккумулятор при зарядке

Есть моменты, когда вы не можете использовать аккумулятор в течение длительного периода времени. Вот советы по поддержанию максимальной емкости батареи для длительного хранения.

Что такое аккумуляторы 18650 для электронных сигарет

18650 — это типоразмер батарейки. Числа обозначают диаметр (18 мм) и длину (650 мм). Такой формат АКБ в электронной сигарете оптимален. Компании создают бокс-моды, которые содержат до 3 таких аккумуляторов и при этом остаются достаточно компактными для использования одной рукой.

Найти батарейку 18650 для вейпа легче всего. Они продаются не только в магазинах электронных сигарет, но и в электротоварах. Иногда такие изделия встречаются у продавцов бытовых строительных приборов, компьютерной техники. Все потому, что многие массивные батареи — связки из 18650. Например, источники питания шуруповертов и ноутбуков. Даже аккумулятор Tesla Roadster состоит из таких АКБ.

Аккумулятор стандарта 18650, используемый в электронных сигаретах и сингл-модах, оснащается металлическим защитным корпусом цилиндрической конфигурации диаметром 18 мм. Внешняя часть кожуха покрывается полимерной пленкой, длина элемента не превышает 65,3 мм (с изолятором).

Контактные пластины расположены по торцам устройства, что позволяет разместить элемент питания внутри корпуса электронной сигареты. В конструкции сигареты и батареи применяются защитные элементы, предотвращающие самопроизвольное разрушение батарейки при перегреве.

Элементы питания рассчитаны на 750-900 рабочих циклов разрядки и зарядки. Срок эксплуатации, по заявлениям производителей, составляет до 10 лет. Но для обеспечения длительной работы необходимо соблюдать правила эксплуатации, которые зависят от химического состава анода и катода.

Типы акков для электронных сигарет:

• литий-марганцевые (Li-Mn);
• литий-ионные (Li-Ion);
• литий-полимерные (LiPo, или как их еще называют, «липошки»).

Наиболее безопасные для здоровья человека – это литий-марганцевые батареи. Как правило, при их производстве не применяются защитные схемы. Показатели номинального тока у литий-марганцевых батарей выше, чем у Li-Ion, но значительно ниже, чем у липошек. Они отлично переносят повышенные значения разряда тока, не теряя при этом в емкостных характеристиках, и не ломаясь, чем не могут похвастать другие типы батарей.

Безусловно, что, как и другие акки, Li-Mn перегреваются при полном разряде, но при этом они не взрываются. Из-за своих положительных характеристик ими чаще всего оснащаются механические моды и сингл-моды. Для таких модификаций электронных сигарет аккумуляторы типа Li-Ion и LiPo не подходят.

К основным минусам таких батарей можно отнести их невысокую емкость в сравнении с другими источниками питания. Емкостные характеристики литий-марганцевых акков небольшие для формата 18650 –не выше 1500 мАч. На некоторых вейпах источник способен обеспечить активную работу не больше четверти часа. Это создает некий дискомфорт при использовании гаджета, ведь нужно носить с собой еще несколько подзаряженных батарей, чтобы обеспечить более длительный процесс парения.

Литий-ионные батареи больше подвержены взрывам при перегреве, поскольку в их составе присутствуют всевозможные химикаты. Опасность взрыва присутствует у всех моделей литий-ионных аккумуляторов, поэтому все они без исключения оснащаются защитными платами. Они очень чувствительны к перезаряду, очень быстро греются, что приводит к их быстрой поломке.

Все Li-Ion батареи обладают эффектом памяти, поэтому с каждым новым циклом подзарядки теряют в объеме. При наличии качественного зарядного устройства можно компенсировать слабость аккумулятора перед повышенными зарядами.

Что касается объема мощности, то у литий-ионных источников питания он выше чем у рассмотренного ранее образца. Но при этом он и теряется гораздо быстрее, чем у Li-Mn батарей. Существует немало факторов, которые в той или иной степени способствуют снижению емкостных характеристики акка.

Аккумуляторы LiPo самые дешевые из рассмотренных моделей, поэтому совсем не удивительно, что ими оснащаются практически все электронные сигареты китайского происхождения.

Преимущества липошек в том, что они имеют высокие показатели мощности. Они способны выдерживать гораздо большую нагрузку, нежели другие источники питания. Также стоит отметить и то, что показатели подачи номинального тока у этих батарей выше, чем у рассмотренных аналогов.

Никель-кадмиевые аккумуляторы для шуруповерта

В Ni-Cd источниках, электролитом является раствор КОН, а в качестве реагентов выступают кадмий и гидроксид никеля. Отрицательный электрод обрабатывается кадмием и имеет большие габариты, необходимые для поглощения водорода, выделяемого при окислительно-восстановительной реакции. Емкость такого аккумулятора рассчитывается от объема положительного никелевого электрода.

Существенным недостатком никель-кадмиевой конструкции является ощутимый вес устройства, что для ручных электроинструментов имеет значительный минус. Использование кадмия в качестве реагента также не способствует популярности таких аккумуляторов. Кадмий относят к элементам второй группы опасности для здоровья человека.

Такие источники хороши, если инструмент будет использоваться от случая к случаю.

Вывод

Какие аккумуляторы подходят лучше для шуруповерта? Если эксплуатация шуруповерта происходит раз-два в год, то более подходящие будут никель-кадмиевые АКБ. Если инструмент используется каждый день на протяжении нескольких часов, то предпочитать рекомендуется литий-ионные аккумуляторные блоки.

АКБ отслужат положенное количество циклов и «отмоют» потраченные на них деньги. Не покупайте литий, если он не будет использоваться часто. Это деньги впустую.

Однако, если инструмент используется при условиях отрицательной температуры, то рекомендуется использовать кадмиевую батарею.