Хранение аккумуляторов шуруповерта литий ионных аккумуляторов

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. О методах восстановления таких батарей можно почитать здесь.

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

Проверка состояния АКБ при помощи мультиметра

Будет полезно, чтобы определить причину, по которой батарея не заряжается. Процедура выявит работоспособность аккумуляторов. Приведем простые в реализации методы, которые можно использовать в домашних условиях. Подготовьте оборудование: помимо мультиметра потребуются инструменты для разборки АКБ (плоскогубцы, паяльник, отвертка, нож.

1. Проверьте батарею на зарядке, снимая показания с интервалом 30 минут. Вольтаж должен стабильно возрастать до полной зарядки.
2. Быстрый метод проверки состояния АКБ. Замеряем U вхолостую. Сопоставляем результат с реальным напряжением и количеством элементов Показатели разнятся – АКБ имеет нерабочие части, которые требуется заменить.

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.

Разряженный в процессе работы аккумулятор надо обязательно в ближайшее время зарядить, потому что при длительном хранении (даже без включения электродвигателя) будет происходить разряд элементов АКБ через собственное внутреннее сопротивление. Это может привести к глубокой разрядке батареи и к выходу ее из строя.

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.

Как хранить никель-кадмиевые аккумуляторы для шуруповерта

Чтобы увеличить срок службы аккумулятора, а также минимизировать потерю емкости и максимально эффективно и правильно использовать его возможности, нужно разбираться в том, как правильно его хранить в то время, когда вы долго не пользуетесь инструментом.

Нередки случаи, когда человек покупает электроинструмент, пользуется им пару раз и откладывает в ящик на долгое время, после чего элемент питания выходит из строя или держит заряд короткое время. Чтобы купить источник тока определенной модели, придется потратить половину или треть стоимости нового инструмента и, возможно, придется длительное время ждать, когда придет заказ.

Как правильно хранить аккумуляторы шуруповерта

Существуют правила содержания, которые касаются любых типов батарей:

• Перед хранением рекомендуется произвести несколько циклов полной разрядки и зарядки.
• Нельзя замораживать элемент питания (наилучшей температурой для содержания является 10° C).
• Осуществление зарядки и разрядки хотя бы раз в полгода способно существенно продлить срок службы батареи.
• Если вы не планируете пользоваться инструментом, нужно отсоединить источник тока от электроинструмента и очистить его от каких-либо загрязнений.

Как хранить никель-кадмиевые аккумуляторы для шуруповерта

Никель-кадмиевые ni cd – хранители энергии – лучше держать в разряженном состоянии (когда инструмент работает не в полную силу). Это обусловлено тем, что такие типы энергетических хранителей имеют высокий уровень саморазрядки, и если вы их полностью зарядите, они довольно быстро разрядятся сами по себе.

Если вы планируете долго не пользоваться аппаратом, рекомендуется произвести 3–4 полноценных цикла разрядки и зарядки. Наилучшим температурным режимом является 10° C. После зарядки такие типы хранителей тока практически полностью восстанавливают свои свойства.

Как хранить литий-ионные аккумуляторы для шуруповерта

Главными факторами в содержании литий-ионных источников тока являются температурный режим и уровень заряда на момент помещения на хранение.

Таблица восстанавливаемой мощности литий-ионных батарей при содержании в различных температурных режимах на протяжении одного года

Температурный режим	Восстанавливаемая мощность
°C	При заряде 40%	При заряде 100%
98%	94%
25	96%	80%
40	85%	65%
60	75%	60% (через 4 месяца)

Восстанавливаемая мощность – это доступный уровень заряда после хранения.

При хранении литий-ионных источников энергии нужно придерживаться следующих правил:

• Нельзя допускать замораживание источника энергии (держать можно в холодильнике, но ни в коем случае в морозильной камере).
• Наилучшим режимом для содержания является температура от +1 до +25° C.
• Хранить батарею нужно в заряженном состоянии, лучше всего, чтобы уровень заряда был около 40%. Если поместить на хранение разряженный литий-ионный элемент питания, он с большой долей вероятности выйдет из строя.

Если соблюдать рекомендации по хранению элементов питания, они будут служить вам долгое время без потери своих свойств. При этом необходимо учитывать, какой тип батареи используется в вашем инструменте.

Разновидности зарядных устройств

Для шуруповертов предусмотрено 2 типа зарядных устройств:

• обычные;
• импульсные.

Полная зарядка АКБ при помощи обычных устройств занимает в среднем от 33 до 7 часов. Обычно они предназначены для тех электроинструментов, которые используются преимущественно в бытовых целях. Следовательно, нет необходимости часто заряжать батареи.

Процесс зарядки импульсными устройствами занимает не более 60 минут. Обычно такие модели предназначены для мощных приборов, которые используются на регулярной основе в течение длительного промежутка времени. В этом случае необходима быстрая подзарядка сменных источников питания.

Ко всему прочему стоит учесть, подходит ли зарядное устройство к электрической сети. Все сведения указаны в инструкции или их можно узнать у продавцов. В противном случае придется покупать еще трансформатор либо адаптер (когда напряжении сети превышает показатели ЗУ) в целях компенсации дисбаланса. Иначе не избежать короткого замыкания либо само устройство выйдет из строя.

Правильная разрядка: как это сделать?

Как правильно разрядить батарею — вопрос, который может показаться странным. Сразу стоит отметить, что сделать это, включив инструмент на полную мощность, не получится. Более того, если непрерывно и вхолостую «крутить» подключенный к сети шуруповерт, это может привести к тому, что он попросту сломается. Да и полной разрядки кадмиевых батареек таким способом все равно не добиться в силу того, что остаточный заряд они держат долго и стабильно.

Существует гораздо более надежный и щадящий метод, при котором АКБ разряжается быстро и без вреда для шуруповерта. Для этого нужно воспользоваться обычной лампочкой.

Морозостойкие Lithium-ion аккумуляторы Boston Power Swing 5300

И напоследок, я бы хотел предложить на ваш суд морозоустойчивые накопители с весьма привлекательными характеристиками:

• заряд — -20…+60;
• разряд — -40…+70.

По размерам и массе, один элемент Swing 5300 идентичен парочке традиционных 18650, а его ёмкость при этом составляет 5300 mAh (это как два элемента по 2650 mAh). Кстати сказать, Boston Power предоставил вполне «правдивый» показатель ёмкости — юзеры убедились в этом лично, после проведения замеров «на честность».

А вот и результаты суровых испытаний. Перед проверкой, изделия сутки пролежали в морозилке при температуре -18 градусов и далее, заряженный источник питания непринуждённо отдавал заряд, а разряженный — «заправлялся» без проблем. При этом наблюдалось незначительное понижение ёмкости на таком минусе.

Конечно, после основательного перемерзания, АКБ «затормаживается» в некоторой степени, но, как только батарея включается в процесс работы, в течении 2-3 минут она приходит в себя

При этом не важно, работает она на заряд или разряд

Что касается других характеристик, то по ёмкости морозоустойчивая разработка несколько уступает современным Li-ion элементам, к примеру тому же всенародно обожаемому Panasonic 3400. Однако разница эта не существенная — приблизительно 20%. Зато, Swing 5300 может порадовать пользователей количеством циклов перезарядки, которое в несколько раз превышает таковое у обыкновенного Li-ion накопителя.

Ещё один, весьма значимый момент: по напряжению заряда/разряда Swing 5300 соответствуют остальным Lithium-ion источниками питания. То есть, их можно юзать с той же электроникой и комбинировать в параллель с обычными «летними» элементами, для создания более ёмкого накопителя энергии.

Изделия можно юзать как в холодное время года, так и жарким летом. Можно использовать и в «переходной» период: к примеру в марте, когда всё ещё можно «попасть» на морозы, но в то же время уже достаточно много солнечных дней.

Что по деньгам? Вполне употребимо — цена как на традиционный качественный Lithium-ion.(Купить на AliexPress)

Кстати сказать, изначально ориентир фирмы Boston Power был в первую очередь на разнообразные электрифицированные средства передвижения, где устойчивость к морозам и большой ресурс стояли во главе угла. Также их разработчики работали в направлении альтернативной энергетики. А вот и изюминка: сейчас источники питания Boston Power активно покапает NASA! Так что, в вашем распоряжении за доступную себестоимость могут оказаться чуть ли не «космические технологии»!

Заключение

Можно ли нормально эксплуатировать литий-ионные источники энергии при минусовых температурах? Можно, и тут всё зависит от химсостава используемой батарейки и соблюдения правил её эксплуатации. Больше всех не боятся мороза литий-железо-фосфатные АКБ. А что касается остальных представителей Li-ion технологии, то их также можно юзать зимой, вот только температура окружающей среды не должна быть ниже -20 градусов. Конечно, есть возможность немножко облегчить жизнь «подмороженным» девайсам. К примеру, их можно поместить в термокейс изготовленный из теплоизоляционных материалов.

Бессмысленно спорить с тем фактом, что запас хода у одного и того же электронакопителя зимой будет скромнее, чем при плюсовой температуре. К сожалению, от временного снижения ёмкости АКБ в зимнее время — никуда не деться!

По вопросам зарядки и хранения, ответ прост — всё это нужно делать исключительно при положительных температурах. Если источник энергии нужно установить на подзарядку, а он переохлаждён, занесите его в тёплую комнату, подождите 2-3 часа пока изделие нагреется, и только потом подключайте к нему зарядное устройство.

Продолжительность зарядки аккумуляторной батареи

Сколько заряжать аккумулятор шуруповерта? На то, чтобы полностью зарядить АКБ потребуется от 30 минут до 78 часов, в зависимости от показателей емкости. Более точные данные производители оборудования указывают в инструкции по эксплуатации. Рекомендуется придерживаться именно этих рекомендаций, и не обращать внимания на советы знакомых «мастеров».

При этом большинство зарядных устройств снабжены специальными индикаторами, которые наглядно демонстрируют протекание процесса. Когда аккумулятор зарядится, его нужно снять с зарядного устройства во избежание повреждений.

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.

Избегайте простоя зарядки

Ставить устройство на зарядку ночью или на весь день — очень распространенная привычка, но она не рекомендуется по нескольким причинам (старый миф о «перезарядке» не является одним из них). Во-первых, непрерывная подзарядка полностью заряженной батареи может привести к металлизации металлического лития, что снижает стабильность в долгосрочной перспективе и может привести к сбоям в работе всей системы и перезагрузкам. Во-вторых, это оставляет аккумулятор на более высоком напряжении, когда аккумулятор находится на 100%, как мы упомянули выше. В-третьих, создается избыточное тепло, вызванное потерей мощности.

В идеале, устройство должно прекратить зарядку, когда оно достигнет 100-процентной емкости аккумулятора, включив только цепь зарядки, чтобы время от времени пополнять аккумулятор — или, по крайней мере, уменьшая зарядный ток до очень малых величин.

Последний пункт, который стоит упомянуть, это паразитная нагрузка. Это происходит, когда батарея сильно разряжается при зарядке, например при просмотре видео или играх во время зарядки.

Такие нагрузки вредны для батарей, потому что они искажают цикл зарядки и могут вызывать мини-циклы, когда часть батареи непрерывно работает и изнашивается с большей скоростью, чем остальная часть элемента. Еще хуже — паразитные нагрузки, когда устройство полностью заряжено, также вызывают более высокое напряжение и нагревание батареи.

Лучший способ избежать паразитных нагрузок — выключить устройство во время зарядки. Но, вероятно, более реалистично поддерживать рабочую нагрузку очень легкой, пока устройство подключено к сети, оставляя его большую часть времени в режиме ожидания. Не забудьте отключить его, как только батарея будет достаточно заполнена.

Общие правила

Существует ряд правил, продлевающих срок службы любого аккумулятора при вынужденной отправке её на длительное хранение:

• При использовании источника питания с длительным перерывом необходимо несколько раз провести полный цикл разряда-заряда элемента;
• Температура окружающего воздуха в складском помещении не должна опускаться ниже 10 градусов тепла;
• Продлению срока службы находящегося в покое аккумулятора способствует периодическая зарядка и полная разрядка источника тока – не реже одного раза в шесть месяцев;
• Если электроинструмент не планируется использовать в ближайшее время, то батарею необходимо отсоединить от него и очистить от всех видимых загрязнений.

Хранение никель-кадмиевых аккумуляторов

При нерегулярном использовании электроинструмента никель-кадмиевые(NiCd) аккумуляторы разумнее хранить в разряженном состоянии. Эти элементы обладают специфичным свойством – высоким уровнем саморазрядки. Поэтому при хранении полностью заряженная батарея с течением времени самостоятельно разрядится: каждый месяц остаточный уровень заряда будет снижаться на 8-10%.

Читать также: Металлографические исследования металлов и сплавов

Соблюдение простых рекомендаций по длительному хранению без дела никель-кадмиевых элементов позволит получить полностью работоспособный источник тока после полной зарядки. Основные правила таковы:

• 3-4 полных цикла зарядки с последующей разрядкой элемента;
• Температурный режим в помещении для хранения не ниже 10 градусов тепла.

Хранение литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные(Li-ion) источники тока отличаются чувствительностью к температурному режиму и остаточному заряду при отправке их на продолжительное хранение. От этого напрямую зависит доступный уровень заряда при начале использования.

Для литиевых аккумуляторов шуруповерта придерживаются следующих правил:

• Исключают возможность заморозки – при использовании холодильника в качестве места для хранения размещают в основном отсеке, а не в морозильной камере;
• Оптимальный температурный режим варьирует в пределах от 1 до 25 градусов тепла;
• Перед отправкой на хранение разряженный элемент подзаряжают до уровня 40%, это позволит полностью восстановить заряд при необходимости использования шуруповерта.

Мобильность шуруповерта на аккумуляторах имеет один недостаток – они разряжаются. Соблюдение рекомендаций по хранению элементов питания увеличивает срок их службы без потери функциональности. При этом обязательно учитывают тип батареи, применяемой в шуруповерте. Никель-кадмиевые элементы требуют полной разрядки, а литий-ионным батареям такая процедура только повредит.

Всем привет! В Сети часто спрашивают, как хранить аккумуляторы шуруповерта правильно, чтобы они не вышли из строя раньше времени. В этой статье я попробую дать ответ на поставленный вопрос.

В свое время я тоже задался этим вопросом и мне пришла в голову одна замечательная мысль: «А почему бы не посмотреть в инструкции по эксплуатации какого-либо шуруповерта?». С этой «гениальной» мыслью я взял инструкцию от Макиты и… нашел в ней лишь общие слова

Ну это про то, что хранить нужно так, чтобы контакты аккумулятора не могли быть случайно замкнуты скрепкой, монетой или другим металлическим предметом, что хранение должно быть в условиях, где температура воздуха не превышает 50 градусов, ну и тому подобное, что тоже конечно важно, но вроде и так понятно

А всех то интересуют примерно такие вопросы:

• с каким уровнем заряда нужно оставлять на хранение аккумуляторы?
• их нужно обязательно оба вынимать из шуруповерта или один можно оставить вставленным?
• как долго можно хранить без перезарядок?

Читать также: Обозначение цинка в таблице менделеева

В итоге, пересмотрев инструкции от разных производителей, мне удалось найти кое-какую полезную информацию. Причем даже если смотреть в инструкции разных шуруповертов одного производителя, но отличающихся типом аккумулятора, то она будет одинакова. При этом, если производитель считает, что надо указать какую-то особенную информацию для тех или иных типов батарей, то ее указывают, но в целом для всех типов условия в основном одинаковые.

Вот, например, что пишет фирма AEG:

А вот информация от DeWalt:

Или вот Макита для любых типов аккумуляторов дает универсальный совет, перезаряжать батареи каждые полгода хранения, если они так долго лежат без дела.

В общем что можно сказать, основываясь на указанной от производителей информации? Давайте по порядку.