Нюансы выбора аккумулятора для шуруповерта. Какой аккумулятор лучше для шуруповерта?

Малое устройство с впечатляющими характеристиками, позволяющее быстро восстанавливать свою мощность. Аккумуляторная отвертка является практичным и весьма удобным инструментом, пользующемся значительным спросом на рынке.

Какой аккумулятор для шуруповерта лучше выбрать

Аккумуляторная отвертка представляет собой очень практичный и востребованный инструмент в быту и профессиональной деятельности. Ее независимость от электрической сети делает данный инструмент мобильным и универсальным, позволяя работать даже в самых труднодоступных местах. Несмотря на все эти явные преимущества, аккумулятор остается наиболее уязвимым местом в конструкции аккумуляторного шуруповерта. Поэтому при выборе электроинструмента крайне важно внимательно ознакомиться с различными типами аккумуляторов, подобрать оптимальный вариант и знать, в чем заключаются различия между ними, какие у них имеются преимущества и недостатки.

1 Разновидности аккумуляторов для шуруповерта
- 1.1 Никель-кадмиевые АКБ
- 1.2 Никель-металл-гидридные аккумуляторы
- 1.3 Литий-ионные батареи
2.1 Замена элементов питания на аналогичные
2.2 Замена на литиевые аккумуляторы

Разновидности аккумуляторов для шуруповерта

На сегодняшний день на рынке предлагаются три основных типа батарей для электроинструментов:

Nik-кадмиевые (NiCd);
Nik-металл-гидридные (NiMH);
Литий-ионные (Li-Ion).

Никель-кадмиевые АКБ

Этот тип аккумуляторов, несмотря на то, что разработан более 100 лет назад, продолжает оставаться наиболее распространенным. Никель-кадмиевые батареи отличаются хорошей емкостью и являются доступными по цене.

К плюсам никель-кадмиевых аккумуляторов можно отнести следующее:

Долговечность. При условии правильной эксплуатации такой аккумулятор может прослужить 8-10 лет.
Эффективная работа при низких температурах. Заряд батареи практически не снижается, что предоставляет возможность использовать инструмент даже в холодное время года и на улице.
Высокая степень надежности и неприхотливость в условиях эксплуатации.
Аккумулятор может выдерживать до тысячи циклов зарядки и разрядки, что является отличным показателем.
В условиях длительного хранения аккумулятор может оставаться в разряженном состоянии без ущерба для его функциональности.

Никель-кадмиевые аккумуляторы не теряют заряд, так что инструмент можно использовать до полного разряда батареи. Зарядка производится только после того, как устройство полностью разрядится, что позволяет избежать потери емкости.

Тем не менее у никель-кадмиевых батарей есть свои недостатки. Их токсичный состав создает определенные сложности при утилизации.

В некоторых странах Европы использование никель-кадмиевых батарей строго запрещено по экологическим причинам.

Данные аккумуляторы, как правило, имеют значительный вес по сравнению с другими типами батарей и обладают эффектом памяти. Это означает, что никель-кадмиевые аккумуляторы не должны полностью разряжаться перед зарядкой, иначе они «зазубрят» этот уровень и будут разряжаться до него в дальнейшем, теряя тем самым значительную часть своей емкости. На следующем изображении показан принцип возникновения «эффекта памяти».

Никель-металл-гидридные аккумуляторы

Разработка никель-металл-гидридных аккумуляторов стала ответом на недостатки никель-кадмиевых батарей. Основные положительные особенности NiMH аккумуляторов включают:

Сравнительно меньшие размеры и масса;
Низкий уровень токсичности;
Слабое проявление эффекта памяти;
Высокий уровень емкости;
Устойчивость к механическим повреждениям;
Увеличенное количество циклов зарядки и разрядки, достигающее 1500.

Однако никель-металл-гидридные аккумуляторы также имеют свои недостатки:

Их эксплуатация при отрицательных температурах является запрещенной;
Батарея может быстро разряжаться;
Срок службы значительно короче по сравнению с никель-кадмиевыми АКБ;
Высокая стоимость;
Длительное время зарядки;
Не переносят глубокую разрядку.

Хотя NiMH аккумуляторы были созданы как альтернатива NiCd, их производительность значительно уступает последним.

Чем можно заменить “родной” аккумулятор в шуруповерте

Когда срок службы аккумуляторов в шуруповерте заканчивается, их можно легко и быстро заменить. Одним из вариантов является замена на совместимые аккумуляторы, такие как, например, батареи марки PowerPlant, которые отлично подходят для большинства популярных брендов электроинструментов. Они предлагаются по более низкой цене, чем оригинальные батареи, и полностью функциональны.

Если такой вариант вас не устраивает, существует возможность заменить старые элементы питания на новые. Для этого потребуется разобрать батарейный блок и извлечь элементы.

Замена элементов питания на аналогичные

В некоторых устройствах для открывания блока требуется открутить крепежные винты. Однако большинство аккумуляторов имеют несъемную конструкцию, и их корпус склеен. Чтобы открыть такой блок, нужно аккуратно вставить отвертку в место, где произошло склеивание (стрелка на фото) и осторожно надавить для ослабления стенок корпуса. Эти действия необходимо выполнить по всему периметру блока.

После того как блок будет открыт, перед вами окажутся батарейки внутри.

Далее вам нужно будет ознакомиться с маркировкой на батарейках, записать ее и выбрать такие же в интернет-магазине. Как только новые батарейки будут доставлены, их нужно припаять обратно в корпус. Для этой процедуры вам понадобятся паяльник, флюс (например, спирт на основе канифоли или паяльная кислота) и олово. При пайке следует учитывать несколько важных моментов:

Паять нужно быстро, избегая перегрева аккумуляторов, поскольку это может привести к их порче.
Для соединений следует использовать родные пластины, отпаяв их от старых элементов питания, так как они имеют оптимальное сечение и сопротивление.
Важно правильно соединить контакты: минус предыдущей батареи должен соединяться с плюсом новой, а минус новой батареи следует соединять с плюсовым контактом следующего аккумулятора.

После подключения всех компонентов обязательно выровняйте напряжение всех батарей, так как они могут отличаться. Для этого выполните цикл зарядки и разрядки: подключите зарядное устройство к новому аккумулятору на ночь, затем дайте ему остыть в течение дня и измерьте выходное напряжение на каждом элементе по очереди. Если процесс пройдет успешно, все батареи будут иметь одинаковое значение в пределах 1,3 В.

Теперь зарядите аккумулятор, установив его в шуруповерт, и произведите полную разрядку. Не забывайте следить за температурой двигателя, чтобы не перегреть его. Вкус дня и дайте ему полностью разрядиться. Этот процесс необходимо повторить еще два раза (полная зарядка и разряжение).

Замена на литиевые аккумуляторы

Замена никель-кадмиевых элементов на литий-ионные также не вызывает трудностей. Из школьного курса вы знаете, что номинальное напряжение аккумуляторов возрастает, когда они соединяются последовательно. Например, ваш ударный гайковерт может работать от батареи с напряжением 14,4 В, которую можно заменить четырьмя батареями АА напряжением 3,3 В. Это напряжение будет достаточным, так как литиевые батареи не сильно теряют напряжение при запуске инструмента.

Критерии выбора

При выборе батарей для вашего портативного инструмента необходимо учитывать важные параметры:

Масса батареи – источник питания не должен существенно увеличивать вес инструмента, особенно если он предназначен для профессионального использования в течение долгого времени;
Емкость – она должна обеспечивать достаточную автономность работы устройства;
Напряжение – оно должно соответствовать номинальному значению инструмента;
Высокая и стабильная токоотдача – от этого зависит, сможет ли батарея обеспечить необходимый ток для эффективной работы прибора;
Ресурс аккумулятора – определяется количеством циклов зарядки и разрядки до тех пор, пока запасаемая емкость не снизится на 20%.

Типы АКБ для портативных инструментов

Аккумуляторные батареи для шуруповертов, как и для автономных источников питания в целом, прошли значительную эволюцию: от никель-кадмиевых моделей к никель-металл-гидридным, а с развитием технологий литий-ионных до современных литий-ионных и LiFePO4 батарей. Рассмотрим основные характеристики каждого из типов.

Никель-кадмиевые АКБ

В 1950-х годах разработка никель-кадмиевых аккумуляторов стала технологической революцией. Кадмиевые батареи отличаются от щелочных и свинцовых высокой удельной емкостью. Они были доступны по цене, обладали высокой эффективностью по току, а срок службы достигал 1000 циклов зарядки и разрядки. К дополнительным заслугам модели Ni-Cd можно отнести:

Длительное время зарядки — 6–8 часов — на тот момент это считалось быстрой зарядкой;
Сохраняли работоспособность при температурах до -20 °С;
Устойчивость к глубоким разрядам;
Срок хранения до 7–8 лет.

Тем не менее, у никель-кадмиевых батарей есть и существенные недостатки. Например, уровень саморазряда составляет 10% в месяц, а выраженный эффект памяти делает невозможной частичную перезарядку. Аккумулятор нужно полностью разрядить, а затем полностью зарядить. В противном случае батарея «запоминает» уровень заряда и перестает выдавать полную мощность. Однако самый крупный недостаток заключается в токсичности компонентов, что создает проблемы с утилизацией.

Никель-металлогидридные батареи

Никель-металлогидридные батареи XIX века заменили никель-кадмиевые модели. Эти батареи имеют менее выраженный эффект памяти и считаются более экологически безопасными благодаря отсутствию кадмия в составе. У них схожие характеристики:

Хорошие соотношения между размерами и емкостью;
Работа при низких температурах;
Сохраняют работоспособность даже при глубоких разрядах;
Саморазряд на уровне 7 до 10% в месяц;
Отличные показатели токоотдачи;
Время зарядки около 8 часов;
Срок хранения составляет 6–7 лет.

Недостатками Ni-MH аккумуляторов являются высокая стоимость по сравнению с моделями Ni-Cd и меньший ресурс — от 300 до 500 циклов.

Литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионные батареи впервые были представлены в 1991 году и использовались в производстве радиооборудования. Со временем производители увеличили их мощность, и область применения литий-ионных аккумуляторов значительно расширилась. В частности, они нашли применение в аккумуляторных электроинструментах, смартфонах, ноутбуках и электромобилях.

Литий-ионные аккумуляторы для шуруповертов и иных инструментов имеют множество плюсов:

Высокая удельная емкость;
Компактные размеры и небольшой вес, на 40% меньше по сравнению с Ni-Cd и Ni-MH;
Отсутствие выраженного эффекта памяти;
Возможность частичной зарядки в любое время;
Быстрая зарядка — всего 1–2 часа;
Низкий уровень саморазряда — 2–3% в месяц;
Долгий ресурс — до 1000 циклов зарядки и разрядки.

Стоит отметить, что литий-ионные батареи чувствительны к глубоким разрядам и перезарядкам. Поэтому они часто комплектуются системами контроля и защиты BMS, чтобы следить за рабочими параметрами батареи, предотвращать перегрев, отключать от нагрузки при низком уровне заряда и прекращать зарядку, когда батарея полностью заряжена.

Сравнительная таблица батарей для шуруповертов

Рассмотрим различные типы аккумуляторов для шуруповертов, их характеристики и различия.

Параметры для сравнения

Li-Ion (модели LiMn2O4 чаще всего используются для электроинструментов)

LiFePO4

Когда они стали доступны?

Эффект памяти

Он присутствует. Аккумулятор должен быть полностью разряжен и заряжен каждые 3 месяца.

Условия для зарядки

После полной разрядки.

В любое время, независимо от процента оставшегося заряда.

Срок службы цикла

В хранении Ni-Cd надёжнее Li-ion

При сезонном использовании (как минимум раз в несколько месяцев) никель-кадмиевый аккумулятор может прослужить на 3-5 лет дольше, чем литий-ионный. Он эффективно предотвращает окислительно-восстановительные процессы в течение хранения.

Кадмиево-никелевая батарея сохраняет свои свойства в течение многих лет. Аккумуляторная отвертка с таким типом батареи более тяжелая и крупная, которая теряет мощность при понижении скорости зарядки, однако в течение многих лет будет удерживать свою номинальную мощность.

Литий-ионные элементы компактнее и более удобны в использовании, но со временем они могут стареть и изнашиваться, даже просто лежа без дела. Они могут вызвать значительное ухудшение характеристик после длительного хранения, например, если вы вытащите их из гаража после года бездействия. В случае повреждения эти батареи небезопасны — могут воспламениться, как результат уязвимости системы защиты.

Li-ion сложнее сохранить

Чтобы поддерживать работоспособность литий-ионного аккумулятора в шуруповерте, который используется нечасто, следует:

• Хранить его с зарядом между 40% и 60%;
• Регулярно проверять (раз в 3-6 месяцев) уровень заряда и при необходимости дозаряжать (несмотря на рекламу, у них все же есть небольшой саморазряд, от 2 до 6% в месяц в зависимости от температуры);
• Стараться хранить их при идеальной температуре +15°C, но не выше +30°C и ни в коем случае не в морозильном шкафу, чтобы избежать риска коррозии на электродах.

Следует соблюдать осторожность и избегать источников тепла, таких как прямые солнечные лучи, обогреватели и т.д.

Подробная информация о поведении литий-ионных аккумуляторов была раскрыта в исследовании Иллинойского университета (Чикаго, США).

Ni-Cd проще сберечь

Поддерживать никель-кадмиевую батарею в работоспособном состоянии значительно проще:

• Извлечь и положить на хранение в сухом месте;
• Хранить в разряженном состоянии;
• После хранения профинансировать несколько циклов заряд-разряд.

Температура, перепады, влажность, продолжительность хранения и уровень заряда имеют минимальное значение для технологии Ni-Cd. Из-за эффекта памяти данного типа химии важно проводить тренировочный цикл после долгих периодов неиспользования или частых перезарядок.

Подробную информацию о поведении Ni-Cd аккумуляторов можно найти в научной статье из книги «Электрохимическое хранение энергии для возобновляемых источников и балансировки сетей».

Li-ion экстрим переносят хуже Ni-Cd

Экстренные условия при использовании или зарядке батареи шуруповерта включают:

• Высокие температуры (выше +45°С) или низкие температуры (ниже 0°С);
• Режимы максимальной нагрузки;
• Физические воздействия (удары, тряска, влага).

Литий-ионные аккумуляторы требуют бережного обращения

• При высоких температурах (>+45°C) они начинают быстрее изнашиваться, газы становятся химическим побочным продуктом, а нежелательные реакции ускоряются;
• Могут отказывать в работе, например, из-за активации защитных механизмов срабатывания (терморезистор и CID);
• При низких температурах их емкость снижается, но такой эффект обратим (при возврате тепла);
• Заряжать на морозе практически невозможно (аккумулятор просто не принимает заряд);
• В электромобилях, например, литий-ионные ячейки дополнительно подогреваются, иначе они не будут заряжаться при температурах ниже 0°C.

Исключениями для Li-ion являются две электрохимические системы:

Эти системы показывают хорошие результы в условиях повышенных нагрузок и значительно более долговечны (LFP — от 10 лет и более, LTO — от 10 до 20 лет). Тем не менее, производство таких моделей для бытовой электроники на данный момент является достаточно трудоемким процессом.

Создаем батареи LFP на наших производственных мощностях для некоторых моделей электроинструментов. В комментариях укажите модель электронного устройства, для которого вы хотите рассчитать размер литий-железо-фосфатной батареи.

Никель-кадмиевые более надежны

• Шуруповёрты с Ni-Cd получают более высокие категории допуска для работ в экстремальных условиях на стройках и производствах;
• Лучше переносят жестокие температуры и вибрации;
• Работают при температурах от -20°C до +50°C и относительной влажности до 95% без потерь в емкости и мощности;
• Идеально подходят для условий крайнего севера.

В комментариях к статье в Zen утверждается, что NiCd не долговечны и не работают при отрицательных температурах. Мои друзья, проведите регенеративные циклы зарядки-разрядки. Иначе эта батарея быстро потеряет заряд и потребует восстановления.

Воздействие вибрации и ударов

Работа ударной дрели, устройством перфоратора или даже просто воздействие вибраций на аккумуляторный инструмент постепенно усугубляются:

• Процессы углеродной пассивации на аноде ускоряются;
• Образуются ветвистые дендриты, что сокращает пути переноса ионов лития;
• Повышается температура батареи, увеличивается внутреннее сопротивление, и снижается ее емкость и мощность.

Никель-кадмиевые батареи не подвержены такому негативному влиянию. Худшее, что с ними может произойти, — это механические повреждения или потеря электролита. Ремонтники могут наложить «заплатки», налить электролитную жидкость и продолжать использование инструментов с Ni-Cd батареями.

И что лучше для шуруповёрта в итоге?

Никель-кадмиевые батареи долговечны. В начале статьи упоминался 28-летний экземпляр с емкостью больше 83%.

Однако из-за эффекта памяти для комфортного использования требуется постоянное техническое обслуживание. В действительности, обслуживание этих батарей в домашних условиях оказывается сложным. Если не заботиться о техническом обслуживании, такая батарея быстро приходит в неприменимое состояние, хотя данное состояние возможно восстановить.

Литий-ионные батареи имеют удобство в эксплуатации. При повседневном использовании они проще в обслуживании. Эти батареи имеют идеальные условия для зарядки и способны отдавать максимальную мощность в диапазоне от 100% до 0% оставшегося заряда.

С другой стороны, данная технология изначально уязвима для жестких условий эксплуатации, ячейки не подлежат восстановлению и «умирают» через несколько лет (или даже за 2-3 года) при частом использовании, перегреве или плохом производстве. Хотя существуют случаи, когда они способны работать до 9 лет, это возможно только при редком использовании. В таком случае, старые ячейки уже не в состоянии поддерживать заряд, поскольку в них остается менее 60% емкости.

В большинстве случаев лучше всего отказаться от Ni-Cd

Чтобы никель-кадмиевые элементы сохранили свои свойства, их необходимо регулярно использовать по принципу «заряд-разряд». В противном случае их характеристики всегда будут хуже, чем у литий-ионных батарей, и этот вариант станет нецелесообразным.

Если вы не готовы к сложному обслуживанию, то литий-ионная технология — это единственный простой и правильный выбор для вашего шуруповерта. Однако не забудьте правильно заряжать ваше устройство.

Уход за никель-кадмиевыми батареями требует времени и внимания. Что на работе, что дома, когда время — деньги, аккумулятор становится расходным материалом: он изнашивается и требует замены.

Вы можете надеяться на лучшее, но в итоге получите застой — подводящий ситуации посреди рабочего дня. Это никому не нужно — ни вам, ни вашим клиентам, ни вашим работодателям. На текущий момент литий-ионные батареи представляют собой бесспорного лидера.

Иногда владельцы считают, что кадмиево-никелевая батарея в шуруповерте разряжена, поскольку она быстро теряет заряд. Это обратимая потеря емкости, которая восстанавливается всего несколькими 72-часовыми перезарядками (инструкции можете найти по ссылке).

Также существуют никель-металл-гидридные (Ni-MH) батареи для электроинструментов. Сравнение с Ni-Cd было подробно рассмотрено в отдельной статье.

Почему вам не нравится технология Ni-Cd? Как вы полагаете, почему она была запрещена в США и Европе? Ждем ваших комментариев, а также отвечаем на вопросы в ВКонтакте @NeovoltRu.

Подписывайтесь на нашу группу, чтобы быть в курсе последних новостей об автономных устройствах, усовершенствованиях и разработках в области аккумуляторов. Мы также ведем активно развивающийся блог на Zen и Medium — загляните туда.

Правила выбора аккумулятора для шуруповерта

При приобретении устройства вам стоит учитывать несколько специализированных моментов:

Тип устройства. Исследуйте все преимущества и недостатки различных разновидностей.
Емкость. Чем выше емкость, тем продолжительнее будет работа устройства без зарядки. Это особенно важно для профессиональных инструментов, которые должны обеспечивать производительность. В случае домашнего использования можно выбрать аккумулятор с меньшей емкостью.
Совместимость. Аккумулятор должен полностью соответствовать используемому шуруповерту.

Итак, какой же аккумулятор лучше выбрать для вашего шуруповерта? Помимо указанных критериев, следует также учитывать стоимость устройства. Если необходим недорогой аккумулятор для инструмента марки Makita, мы предлагаем вам обратить внимание на модель Makita 193101-2 1434. А если вам нужен доступный аккумулятор для инструмента Hitachi, то вам подойдет Topon TOP-PTGD-HIT-12(B)2.

Таким образом, вы сможете найти наиболее подходящую батарею, ознакомившись с нашим ТОПом.

Видео — Все про аккумуляторы для шуруповертов

Эксплуатация и обслуживание

Для продления срока службы аккумуляторов и обеспечения их правильной работы следует следовать нескольким простым правилам:

Работайте с шуруповертами, оснащенными никель-кадмиевыми батареями, до полного разряда блока. Храните такие модели в разряженном состоянии.
Чтобы NiCd устройства быстрее «забыли» нежелательные уровни зарядки, не забудьте выполнять несколько циклов «полная зарядка – глубокая разрядка». В процессе эксплуатации подзаряжать такие устройства крайне нежелательно, иначе прибор может снова запомнить ненужные параметры и в будущем будет «отключаться» на этих значениях.
Спортировавшаяся банка Ni-Cd или Ni-MH может быть восстановлена. Для этого через нее пропускают короткие импульсы тока, которые должны составлять как минимум в 10 раз больше емкости элемента питания. Благодаря этим импульсам происходит разрушение дендритов и восстановление батареи. После чего ее «прокачивают» несколькими циклами «глубокой разрядки – полной зарядки», после чего оставляют в эксплуатации.
Восстановление литий-ионных аккумуляторов с применением диагностики и прокачки элемент не производится. В процессе использования происходит разложение лития, восстанавливать which невозможно. Умершие литий-ионные батареи следует только заменить.

Правила замены элементов питания АКБ

Чтобы заменить банки в Ni-Cd или Ni-MH аккумуляторе, необходимо сначала правильно извлечь их. Для этого нужно ослабить крепежные винты или, при отсутствии съемных конструкций, аккуратно открыть блок с помощью отвертки и извлечь аккумулятор.

Если корпус блокируется в рукоятке, подденьте его по всем сторонам с помощью скальпеля или тонкого ножа, а затем извлеките. Затем откройте крышку устройства и аккуратно отрежьте или откусите кусачками все банки от клеммных пластин, считывая информацию с маркировки.

Обычно такие модели батарей имеют элементы питания напряжением 1,2 В и емкостью 2000 мА/ч. Обычно они доступны в каждом магазине и стоят около 200 рублей.

Необходимо припаять новые элементы к тем же соединительным пластинам, которые имелись на устройстве. Это связано с тем, что они уже имеют необходимое сечение и сопротивление для нормального функционирования батареи.

Если не удалось сохранить оригинальные пластины, допустимо использовать медные полосы. Сечение этих полос должно быть идентично сечению родных пластин, иначе новые полосы перегреются во время зарядки и активируют термистор.

Мощность паяльника при работе с батареями не должна превышать 65 Вт. Процесс пайки следует выполнять быстро и аккуратно, чтобы не перегреть компоненты.

Батареи должны быть соединены последовательно, таким образом, «-» предыдущего элемента соединяется с «+» следующего элемента. После сборки всей гирлянды необходимо провести полный цикл зарядки, и оставить конструкцию в покое на сутки.

По истечении данного времени обязательно измерьте выходное напряжение всех батарей.

Если сборка и пайка были выполнены корректно, напряжение у всех компонентов будет одинаковым и составит 1,3 В. После этого аккумулятор можно собирать, устанавливать в шуруповерт и использовать, проследив его работу под нагрузкой до полной разрядки. После этого процесс необходимо повторить, после чего устройство заряжается и используется в стандартном режиме.

Полная информация об аккумуляторах для шуруповертов доступна в видео ниже.

Виды спецодежды по профессиям. Как называется рабочая одежда?