В чем разница зарядки литиевых и кадмиевых аккумуляторов

11

Li-Ion или Ni-Cd Аккумуляторы

Литий-ионные и никель-кадмиевые аккумуляторы – два популярных класса автономных источников питания. Каждый из них имеет определённые границы наилучшего применения, и неудачи пользователей часто связаны с незнанием особенностей работы таких батарей. При многих сходных характеристиках батареи Li-Ion и NiCd отличаются своим химическим составом, воздействием на окружающую среду, применением и стоимостью.

Что общего у Li-Ion и Ni-Cd аккумуляторов

Формы и некоторые параметры данных классов батареек определяются ГОСТ 26692-85. В частности. данный стандарт устанавливает для обоих видов:

1. Габаритные размеры.
2. Порядок приёмки и испытания.
3. Условия безопасного применения.
4. Комплектность поставки.
5. Маркировку, упаковку и транспортировку потребителям.
6. Перечень указаний по безопасной эксплуатации.
7. Гарантии производителя.

Важно! Поскольку области применения батарей указанного типа постоянно расширяются, то в последнее время введён и применяется ГОСТ Р МЭК 61426-1-2014, в котором оговариваются общие требования к аккумуляторам, используемым в качестве возобновляемых энергоисточников (например, в фотоэнергетике).

Ni-Cd 1.2v

Общими являются также диапазоны ёмкостей батареек: и те, и другие могут производиться с показателями от 1,2 до 3,6 А·ч и более. Общим свойством можно назвать и эффективность циклов зарядки/разрядки, которая, в зависимости от конкретного производителя, находится в пределах 70…90%.

Различия между Li-Ion и Ni-Cd батареями

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

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

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

Батареи Ni-Cd содержат от 6% (для промышленных источников) до 18% (для потребительских батарей) кадмия, который является токсичным тяжёлым металлом, и поэтому требует особой осторожности при удалении и утилизации использованной батарейки. Такие отходы считаются экологически опасными. В то же время все компоненты литий-ионных аккумуляторов являются безопасными для окружающей среды, поскольку литий не является токсичным металлом.

С точки зрения стоимости литий-ионная батарея стоит примерно на 40 % дороже никель-кадмиевой. Это объясняется существенными производственными затратами на обеспечение дополнительной схемы защиты, которая контролирует параметры напряжения, тока и мощности.

Li-Ion 3.6v

Чем литий-ионный лучше никель-кадмиевого

Самый большой недостаток никель-кадмиевых батарей – их приверженность так называемому «эффекту памяти», когда они разряжаются и перезаряжаются до одного и того же состояния ёмкости несколько раз. Батарея «запоминает» точку в цикле зарядки, в которой началась перезарядка, и во время последующего использования напряжение в этой точке внезапно падает, как если бы батарея разрядилась.

Вместе с тем ёмкость аккумулятора фактически снижается лишь незначительно. Некоторые виды электронных устройств специально разработаны для того, чтобы выдерживать такие пониженные напряжения достаточно долго — чтобы напряжение возвращалось в нормальное состояние. Однако некоторые приборы и гаджеты в этот период отключаются, поэтому батарея кажется «мёртвой» раньше обычного.

Подобный эффект, называемый депрессией напряжения, является результатом многократной перезарядки. В этом случае батарея полностью заряжается, но быстро разряжается после короткого периода работы.

Другой проблемой является эффект «обратной зарядки», который возникает из-за ошибки пользователя, либо когда батарея из нескольких элементов полностью разряжена. Реверсивная зарядка приводит к сокращению срока службы АКБ. Побочным продуктом обратной зарядки является газообразный водород, который является опасным.

Интересный факт: обратная зарядка случается при нерегулярном применении никель-кадмиевых источников питания. Тогда в батареях образуются и распространяются дендриты — тонкие проводящие кристаллы, которые могут проникать через разделительную мембрану между электродами. Это приводит к внутреннему короткому замыканию и преждевременному отказу батареи.

Литиево-ионные аккумуляторы, напротив, не требуют высокого уровня обслуживания. Они могут быть перезаряжены до того, как полностью разрядятся (без формирования «эффекта памяти») и работают в более широком температурном диапазоне. По сравнению с Ni-Cd саморазряд в литий-ионном растворе составляет менее половины от общей ёмкости, что повышает срок службы такого аккумулятора. Поэтому литиево-ионную батарею можно хранить в течение нескольких месяцев без потери заряда.

Чем Никель Кадмиевый АКБ лучше Литий Ионного

Батареи NiCd могут быть собраны в батарейные блоки или использоваться отдельно. Такие батарейки являются маленькими и миниатюрными, поэтому их возможно применять в быту, например, в фонариках, портативной электронике, фото- и видеокамерах, а также в игрушках. При малых размерах никель-кадмиевые батарейки лучше обеспечивают высокие импульсные токи с относительно низким внутренним сопротивлением, что делает их предпочтительным выбором для дистанционно управляемых электрически управляемых моделей самолетов, лодок, автомобилей, для беспроводных электроинструментов, а также для питания фотовспышек, когда длительность срока службы и значение ёмкости в mah особой роли не играют.

Большие Ni-Cd АКБ используются для воздушных стартеров, электромобилей и в качестве источников резервной мощности.

Важно! Заметным недостатком литий-ионной батареи считается её хрупкость. Поэтому для обеспечения безопасной работы такой аккумулятор нуждается в специальной цепи защиты.

Схема защиты рассчитана на ограничение значений пикового напряжение в период зарядки аккумулятора или батарейки. Она исключает возможность пониженного напряжения, которое может наблюдаться при разрядке источника питания. Для предотвращения экстремальных температур и повышения безопасности применения температура внутри корпуса также контролируется. Всё это увеличивает стоимость и повышает габариты литий-ионной АКБ.

Литий ионный аккумулятор

Учитывая такие качества, как высокая плотность энергии, отсутствие эффекта памяти и медленная потеря заряда, литий-ионные батареи находят преимущественное применение для военных целей, в аэрокосмической технике, а также как источники питания современных электромобилей (там, где значение имеют малый вес и размеры).

Что лучше: Li-Ion или Ni-Cd

Однозначно на это вопрос ответить невозможно, да и не нужно. Каждый тип аккумуляторов имеет свои рациональные области применения. Ni-Cd батарея дешевле и характеризуется значительным числом циклов зарядки/разрядки (которые, однако, не должны производиться часто!). Li-Ion батарея отличается компактностью размеров, увеличенным временем автономной работы, отсутствием «эффекта памяти», может работать в более широком температурном диапазоне.

Какие виды зарядников для аккумуляторов существуют? Какой лучше выбрать и чем они отличаются?

Сейчас человека окружает всевозможная техника, которая получает питание от аккумуляторов. Это гаджеты (смартфон, планшет, умные часы, плеер и т. д.), портативный электроинструмент, электромобили, фонарь, лазерная указка и т. п. Все аккумуляторы работают в так называемом цикле. Это процесс разряда в оборудовании и последующего заряда. Для заряда разных типов аккумуляторов существует множество зарядных устройств. Такие зарядники могут быть узконаправленными (для определенного типа аккумуляторов) или универсальными. В этой заметке мы разберём, какие бывают зарядники для разных типов аккумуляторных батарей, требования к ним, характеристики и т. п.

Какие есть зарядники в зависимости от типа АКБ?

Ниже приводятся основные разновидности зарядных устройств (ЗУ) в зависимости от типа аккумуляторов.

• Для свинцово-кислотных.
• Для щелочных.
• Для литий-ионных.
• Универсальные модели.

ЗУ для стартерных Pb аккумуляторных батарей

На подавляющем большинстве легковых и грузовых транспортных средств сейчас используются стартерные свинцово-кислотные АКБ. На электромобилях, которые сейчас становятся всё более популярными, используются литиевые аккумуляторы. Кроме того, для их зарядки применяются зарядники от производителя или общественные зарядные станции большой мощности. Здесь эти устройства мы рассматривать не будем. В данном разделе мы рассмотрим требования к зарядникам, которые применяются для восстановления заряда автомобильного аккумулятора.

Пуско-зарядные устройства присутствуют в продаже в меньшем количестве. Приобретать их имеет смысл, если у вас автомобиль хранится рядом с электрической сетью. То есть, в гараже собственного дома, в обычном гараже, на стоянке, где есть электричество и т. п. Ведь функция пуска двигателя на каких устройствах требует подключения к сети. Если же автомобиль стоит у вас во дворе многоквартирного дома, толку от такого устройства не будет.

Кстати, существует портативные пуско-зарядные устройства, которые обычно работают на литий-ионных аккумуляторах. Их ёмкости хватает на несколько попыток запуска двигателя. Крокодилы просто накидываются на клеммы штатного аккумулятора и выполняется запуск двигателя. После этого данный аккумулятор можно заряжать от бортовой сети. Для этого в комплекте идёт много различных переходников, включая кабель питания через прикуриватель.

• Трансформаторные. Как можно понять из названия, в конструкции присутствуют трансформатор и выпрямитель. Эти зарядники довольно крупные и обычно используются профессиональными аккумуляторщиками в сервисах и на станциях технического обслуживания.
• Импульсные. Эти модели отличаются небольшими габаритами и массой. Они просты в использовании, их конструкция построена на основе инвертора. Фактически, все комплектующие таких зарядников умещается на одной плате и находятся в небольшом пластиковом корпусе. Именно такие ЗУ можно рекомендовать к покупке для использования в бытовых условиях.

Итак, на какие параметры нужно обратить внимание при выборе зарядника?

• Напряжение, с которым работает ЗУ.
• Максимальный ток заряда.
• Режимы работы и функционал зарядника.

Большинство моделей рассчитаны на зарядку свинцово-кислотных аккумуляторов с номиналом 12 вольт. Это все легковые автомобили и подавляющее большинство мотоциклов. Хотя среди мотоциклетных аккумуляторов встречаются варианты на 6 и 9 вольт. На некоторых грузовых автомобилях, автобусах и специальной технике могут работать аккумуляторы 24 вольта. Если вам нужно заряжать такие, следует брать в соответствующий зарядник. Существуют модели ЗУ, поддерживающие заряд АКБ 12 и 24 вольта.

При выборе этого параметра стоит обратить внимание на ёмкость аккумулятора, который вы собираетесь заряжать. Даже на легковых автомобилях ёмкость аккумуляторных батарей может сильно отличаться. Например, на малолитражки ставятся АКБ ёмкостью 40-50 Ач, а на мощные внедорожники 80-100 Ач. Ток заряда для свинцово-кислотных аккумуляторов составляет 0,1*С, где С — ёмкость.

Что касается режима работы зарядника и функционала, то здесь можно упомянуть такой режим работы, как Boost. В этом режиме зарядное устройство позволяет зарядить аккумулятор повышенным током. Это может потребоваться в тех случаях, когда аккумуляторная батарея села, а вам нужно срочно ехать. Когда в таком режиме можно за 20-30 минут передать аккумулятору заряд, необходимый для запуска. А остальной заряд он получит в процессе поездки от бортовой сети или же вы его зарядить и с помощью ЗУ по возвращении домой.

Имеет смысл взять зарядник, который имеет режим десульфатации. Периодически можно делать заряд, чтобы уменьшить количество сульфата на поверхности пластин.

На многих зарядных устройствах присутствует режим восстановления после глубокого разряда. Обычно он заключается в том, что при заряде до 12 вольт устройство подаёт на аккумулятор ток импульсами, чтобы максимально бережно относиться к решёткам электродов. При увеличении напряжения более 12 вольт, зарядник переходит на стандартный режим работы.

Из новых функций можно отметить заряд холодного аккумулятора. Это будет актуально зимой, когда вы приносите аккумуляторную батарею с холода домой на зарядку.

По всем этим функциям и дополнениям решение вам нужно принимать самостоятельно. Нужно вам это или нет? Естественно, что чем больше функций и возможностей, тем дороже стоит разрядник.

Особенности зарядки AGM аккумуляторов заключаются в следующем.

• Требуется стабильность электрических параметров.
• Точная фиксация окончания процесса заряда.
• Отсутствие нагрева электродов.
• Отсутствие газовыделения.

В принципе, зарядники из средней ценовой категории при подключении сами способны определять тип аккумулятора и выбирать необходимый для него алгоритм зарядки.
Вернуться к содержанию

Какие устройства нужны для заряда щелочных батарей?

Теперь о зарядниках для щелочных аккумуляторов, наиболее распространёнными из которых являются никель-кадмиевые и никель-металлгидридные.

Аккумуляторы этой группы с ламельной конструкцией обычно используются в качестве тяговых на железнодорожной и складской технике. Кроме того, они применяются в качестве стационарных. Зарядка таких аккумуляторов является процессом, который выполняют квалифицированные работники. Такие модели не используются в быту. Поэтому мы рассмотрим зарядники, предназначенные для заряда бытовых щелочных аккумуляторов, которые ещё известны, как алкалиновые. Это AA, AAA и прочие форматы перезаряжаемых батарей. Это также могут быть системы Ni-Cd и Ni-MH.

• При постоянном зарядном токе.
• При ступенчатом изменении тока заряда.
• При снижении тока заряда.
• При постоянном напряжении.
• Комбинация предыдущих вариантов.

Если вам интересно особенности зарядки щелочных аккумуляторов, то можете прочитать эти статьи: про заряд Ni-Cd и про заряд Ni-MH. Просто там много информации, а здесь статья на другую тему.

Зарядники щелочных аккумуляторов чаще всего предлагают пользователю автоматические настройки для каждого из видов щелочных аккумуляторов. На самом деле, основных вида два: Ni-Cd и Ni-MH. Как правило, ЗУ, позволяющие заряжать никель-металлгидридные АКБ, могут заряжать и никель-кадмиевые. Но не наоборот.

Если зарядник является универсальным, то имеется переключение режимов для этих типов аккумуляторов. В остальном человеку делать ничего не нужно. Просто нажимается кнопка зарядки и процесс пошёл.

Ниже перечислены требования для универсальных зарядников щелочных аккумуляторов.

• Посадочные места (кредлы) универсального ЗУ должны иметь возможность регулироваться под различный форм-фактор цилиндрических аккумуляторов. Возможно, что предусмотрена какая-то трансформация конструкции для этого.
• Крайне желательно, чтобы устройство позволяло выбирать зарядный ток для разных аккумуляторных элементов. Недорогие устройства лишены такой возможности и силы тока там определяется в зависимости от установленной АКБ.
• Зарядник должен уметь определять, что установлено в кредл, аккумулятор или первичный элемент.
• Обратите внимание на способы контроля за окончанием процесса зарядки, которые поддерживает ЗУ. Должен быть контроль по температуре, дельте напряжения, а также скорости изменения температуры. Неплохо было бы, чтобы зарядник осуществлял контроль общего времени процесса заряда.

Какие есть зарядники для литиевых аккумуляторов?

Литиевые аккумуляторы применяются практически в каждом портативном электронном устройстве. Планшеты, смартфоны, ноутбуки и прочие подобные устройства работают на литий-ионных аккумуляторах. Кроме того, быстро развивается сегмент электромобилей, которые также передвигаются на энергии литиевых аккумуляторов.

Практически всегда процесс заряда литий-ионных аккумуляторов организован через специальные платы защиты. Например, в аккумуляторе ноутбука установлена BMS-плата, которая следит за тем, чтобы литиевые аккумуляторные элементы не разряжались ниже и выше определенных границ напряжения. Кроме того, она выполняет функции балансира, обеспечивает равномерный заряд элементов всей сборки.

И так практически во всех устройствах, использующих литиевые аккумуляторы. В аккумуляторных батареях электромобилей вообще существует отдельный блок управления, который управляет зарядом. Смартфоны заряжаются через интерфейс USB. Телефоны, которые заряжались от отдельного адаптера питания, давно ушли в прошлое. Поэтому зарядники для литиевых аккумуляторов не получили особого распространения.

Хотя на Алиэкспрессе в большом количестве можно найти небольшие печатные платы с интерфейсом USB, а также выводами плюс и минус на аккумулятор. Их можно использовать для заряда литий-полимерных аккумуляторов в пакетной упаковке из фольги. Они поставляются с проводками, которые можно подключать к доплате и заряжать. В принципе, так можно заряжать любой литиевый аккумулятор, если вывезти его контакты и подключить к подобной плате.

Если зарядник не сможет вовремя отключить процесс заряда, то на отрицательном электроде может выделиться металлический литий. Он вступит в реакцию с электролитом и может пойти неуправляемая реакция. Начнётся выделение кислорода, из-за чего может произойти воспламенение и разгерметизация. Именно поэтому литиевые аккумуляторы работают под управлением платы контроллера.

Производители гаджетов обычно реализуют процесс зарядки непосредственно через устройство. Они организуют заряд в несколько этапов. Наиболее распространенным вариантом является 3-стадийная зарядка. Первый этап продолжительностью 40 минут заключается в удержании напряжения 4,1-4,2 вольта и подача постоянного тока (0,2-1)*С. На втором этапе напряжение поддерживается постоянным, величина тока постепенно снижается. Некоторые реализуют импульсный режим зарядки для уменьшения времени процесса. На третьем этапе обычно происходит компенсирующий заряд, если аккумулятор оставили на хранение.

Универсальные зарядники

Помимо ЗУ, которое предназначено для заряда аккумуляторов определенного типа, существуют универсальные зарядники. Они позволяют заряжать несколько типов АКБ с помощью установки соответствующих режимов. Одним из примеров такого универсального зарядника является модель SkyRC iMAX B6 mini.

• Свинцово-кислотные. Из-за большой ёмкости этих АКБ и ограничений по зарядному току iMAX B6 mini заряд идёт довольно медленно.
• Никель-кадмиевые.
• Литий-ионные.
• Литий-железо-фосфатные.
• Литий-полимерные.
• Никель-металлогидридные.

При этом SkyRC iMAX B6 mini может заряжать не только один аккумулятор, а несколько сразу в режиме балансира. К примеру, так можно зарядить аккумуляторные банки в сборке батареи для ноутбука. Все они будут заряжены примерно одинаково. Устройство выравнивает их заряд по напряжению. iMAX B6 mini не даёт им перезарядиться, отключая заряд на тот или иной элемент.

В итоге

В статье были разобраны различные типы зарядников, которые подходят для заряда определённых типов аккумуляторных батарей. Были названы основные критерии выбора таких устройств. Кроме того, мы немного рассмотрели универсальные зарядные устройства, которые позволяют заряжать все типы актуальных на сегодняшний день аккумуляторов. Кроме того, были даны полезные ссылки на отдельные статьи, которые более подробно рассматривают процесс заряда различных видов АКБ.
Вернуться к содержанию

Как заряжать шуруповёрты с аккумуляторами? Руководство Li-ion, Li-Pol, NiMH, NiCd

Попытки заряжать шуруповёрт кустарными методами, прямыми подключениями к АКБ автомобиля или смартфонными зарядниками приводят к неисправностям.

Есть способы избежать ошибок, ведь аккумуляторы на электроинструмент стоят недёшево (особенно оригинал).

Так как заряжать шуруповёрт? Как хранить его аккумулятор? И что в итоге с автомобильным АКБ — можно или нет взять питание с него?

Разбираем в этой статье все нюансы, опираясь на исследования и научные факты (например, «Battery Management Systems. Design by Modelling», PDF и наши статьи о зарядке Ni-Cd и Ni-Mh, а также различиях химии).

Как заряжать шуруповёрт: правила и особенности

Чтобы правильно зарядить аккумулятор шуруповёрта, нужно просто следовать указаниям руководства пользователя. Но иногда случаются ситуации, когда приходится отступать от «оригинального зарядника» или очевидных решений. Для этих случаев мы составили список общих рекомендаций. С ними разрешается абсолютно большинство проблем с аккумуляторным электроинструментом.

1. Предпочтение родному заряднику

Для повседневного регулярного пользования нет ничего лучше родного комплектного зарядного устройства. Производитель родной зарядки обычно заботится обо всех нюансах заряда и безопасности, включая правильный температурный контроль. Поставщики аналогов (особенно дешёвых с Aliexpress и других китайских торговых площадок) нередко экономят на схемах, чтобы добиться самой низкой цены.

2. Если аналог зарядника, то хороший и совместимый

Когда родного зарядника нет, то подбирайте совместимый адаптер переменного тока с подходящим режимом зарядки (NiCd/NiMH или Li-ion CC/CV) в соответствии с характеристиками на этикетке батареи. Не экономьте на заряднике, так как от него зависит безопасность (особенно если планируете им пользоваться долгое время).

3. Индикация заряда должна быть

Понять, что аккумулятор шуруповёрта заряжен, можно только по индикации заряда (на электроинструменте или зарядном устройстве).

4. Нужно понимать принцип индикации

В литий-ионных аккумуляторах индикатор работает по напряжению (можно измерить на контактах), хотя могут быть исключения в дорогих моделях (кулоновский метод). Прерывать зарядку можно в любой момент и возобновлять с любого процента.

В никель-кадмиевых индикация сложнее — полный заряд определяется по температуре (в дешёвых устройствах по её значению в 50°C, в дорогих — по динамике при +1°C в минуту) и сигнатуре напряжения (оно падает на 5мВ, когда батарея полностью заряжена).

5. Зарядники могут быть несовместимыми

Не используйте зарядное устройство другого типа, так как это может привести к повреждению аккумуляторов или даже к пожару.

6. Альтернативный заряд только как «времянка»

В крайних случаях для одноразовой подзарядки, если нет родного или другого зарядника, допускается использовать универсальное или автомобильное зарядное устройство.

7. Методология зарядки отличается по типу аккумулятора

Какой ток нужен для зарядки аккумулятора шуруповёрта, определяется исходя из типа химии (NiCd, NiMH или Li-ion/Li-Pol) и режима зарядки в соответствии с характеристиками аккумулятора (например, батарея NiCd ёмкостью 1200 мА·ч заряжается током 250 мА примерно 6-7 часов).

8. Зарядники Li-ion, NiMH, NiCD несовместимы

• • Заряжать литий-ионные аккумуляторы зарядкой от никелевых аккумуляторов нельзя;
• • и наоборот (Li-ion-адаптером аккумуляторы NiCD/NiMH) тоже недопустимо;
• • не заряжайте зарядником NiCD аккумуляторы NiMH, иначе вы перезарядите их;
• • заряжать NiMH-зарядником батареи NiCD при этом можно.

9. Температура сильно воздействует на батарею

Заряжайте при комнатной температуре. Явный перегрев аккумулятора (ладони горячо) во время зарядки говорит о неисправности в элементах или зарядном устройстве. Некоторые зарядные устройства NiCD имеют отсечку безопасности в 60°C — это критический уровень. Износ наступает при нагреве выше +45°C.

10. Перегрев не допустим

Обычно от перегрева защищает термодатчик. Для него и нужен третий контакт на аккумуляторе шуруповёрта. Если аккумулятор сильно греется при зарядке (до 50°C и выше, относится ко всем типам), то снимайте его с зарядке, чтобы дать остыть.

11. Следите за аккумуляторами

Без необходимости (например, если не нужна калибровка/восстановление) не держите заряженный аккумулятор шуруповёрта на зарядке. Не держите их на зарядке дольше 16 часов в принципе! Осматривайте контакты на предмет окислов и загрязнений (очищайте их, обезжиривайте).

Одни шуруповёрты имеют встроенный аккумулятор и контроллер питания, другие используют сменные батареи, которые необходимо вставлять в инструмент. Одни подключаются к адаптеру питания кабелем, другие предполагают зарядку установкой батареи на зарядную установку.

Учитывая эти конструктивные отличия, нужно разобраться, какой тип химии элементов питания применяется на вашем инструменте.

Li-ion (литий-ионная), Li-Pol (литий-полимерная) батарея шуруповёрта

Особенность: отсутствует эффект памяти, но не любят глубокого разряда (особенно хранения разряженными).

DIY: плохо подходят для самостоятельной сборки, так как требуют точечной сварки, BMS, балансировки и тестирование, иначе опасны. Можете воспользоваться нашим производством.

Срок службы: 3 года, 300-500 циклов.

• 1. Заряжайте когда угодно с любого уровня заряда.
• 2. Разряжать до 0% вредно для ёмкости.
• 3. Не храните разряженным (лучше

Технология не любит низкого напряжения (ниже 2,5 В на элемент), так как ускоряются вредные для максимальной ёмкости химические реакции. Долгое хранение разряженного шуруповёрта с аккумулятором Li-ion или Li-Polymer приведёт к его выходу из строя или даже самовоспламенению.

Ni-MH (NiMH, никель-металлогидридный) аккумулятор шуруповёрта

Особенность: заряжайте и разряжайте аккумулятор шуруповёрта с NiMH-химией раз в три месяца, высокий саморазряд.

DIY: Хорошо подходят для самостоятельной сборки, относительно безопасны.

Срок службы: 5 лет, 700-1000 циклов.

• 1. Заряжайте в том режиме, как вам удобнее пользоваться инструментом.
• 2. Требует тренировочного цикла заряд-разряд раз в три месяца.
• 3. Старайтесь не хранить разряженным (лучше >50%).
• 4. Перед началом использования нового шуруповёрта на NiMH сделайте цикл-другой.
• 5. Прерывать зарядку NiMH не рекомендуется, но допускается с периодической тренировкой заряда.

Полный цикл тренирует аккумулятор с целью сохранения максимальной ёмкости. То есть тем самым вы избавляетесь от пресловутого эффекта памяти, который свойственен этому типу химии, но в меньшей степени, чем NiCd.

Ni-Cd (NiCd, никель-кадмиевая) батарея шуруповёрта

Особенность: любят тренировку заряд-разрядом и зарядку малыми токами, чтобы не терять ёмкость, могут храниться разряженными.

DIY: Лучшие для самостоятельной сборки, безопасны (токсична их химия, но она скрыта в корпусе).

Срок службы: от 3 лет, более 1000 циклов.

• 1. Старайтесь разряжать не до остановки, а до максимального снижения оборотов перед каждой новой зарядкой и заряжайте до 100%.
• 2. Глубокую разрядку (до 1В/элемент, остановка шуруповёрта) выполняйте при явном снижении ёмкости (иначе есть риск переполюсовки) с последующей полной зарядкой током 0,1С (где C — ёмкость).
• 3. Не храните полностью заряженными (перед хранением разрядите до 10%-20%, когда шуруповёрт заметно хуже крутит).
• 4. При пользовании новым шуруповёртом на NiCd сделайте не менее 4-5 тренировочных циклов.
• 5. Прерывать зарядку NiCD не рекомендуется, после паузы лучше выполнить калибровку.

Никель-кадмиевые аккумуляторы в отличие от других типов батарей шуруповёртов выдерживают длительный срок хранения вплоть до 5 лет с напряжением менее 1,2В на элемент. Перед использованием нужна заливка электролита. Через 5-10 калибровочных циклов ёмкость в большей части восстановится [источник, BatteryUniversity].

Частые вопросы и ответы как заряжать аккумулятор для шуруповерта

Мы собрали вопросы, которые вы присылали нам чаще всего по шуруповёртам и другому аккумуляторному электроинструменту.

В: «Сколько заряжать шуруповёрт?»

Комплектными и совместимыми стандартными зарядниками обычно от трёх часов. Длительность зависит от ёмкости.

Например, мощные гайковёрты с тяжёлыми аккумуляторами заряжаются 7 часов. В профессиональных шуруповёртах применяются импульсные зарядники, на которых одна батарея заряжается за час-полтора.

В: «Можно ли хранить аккумулятор шуруповёрта разряженным?»

Не рекомендуется. Перед хранением заряжайте не более 50% для Li-ion/Li-Pol, не менее 50% для NiMH и не более 20% для NiCd. Поддерживайте этот заряд в течение срока хранения, проверяя уровень раз в 1-3 месяца.

• • NiMH иногда возвращают к жизни дозаправкой после 3-5 лет хранения (вопреки распространённым сообщениям в интернете об этом типе батарей, источник BatteryUniversity);
• • NiCd в результате саморазряда могут полностью сесть и храниться так длительное время до 5 лет с дозаправкой, если напряжение падает ниже 1В на элемент;
• • Li-ion нельзя хранить разряженными ни при каких обстоятельствах (даже в холодильнике) — образуются опасные коротким замыканием медные шунты при понижении напряжения до 2В на элемент (у них тоже есть саморазряд, просто меньше других).

В: «Как хранить литий-ионные аккумуляторы шуруповёрта?»

• 1. Зарядить до 40%;
• 2. положить в место с температурой не выше +20°C и не ниже 0°C;
• 3. хранить при относительной влажности не выше 50% (и чтобы она не колебалась) и без перепадов температур (солнечный свет или радиатор отопления вредят).

Замораживать их нельзя (изменяется молекулярная структура). И в холодильнике колебания относительной влажности от 40% до 90% создают условия для окисления поверхностных материалов электродов.

В: «Что делать, если я забыл зарядить шуруповёрт и хранил его разряженным?»

Чаще всего возникает ситуация, когда вы плохо зарядили аккумуляторы шуруповёрта, оставили их на 1-3 месяца или даже дольше в ящике. И теперь они разрядились так, что совсем мертвы — инструмент даже не включается.

Вероятнее всего, вам нужно будет купить новый аккумулятор.

Даже если удастся «подтолкнуть» старые ячейки, их ёмкость уже безвозвратно сокращается до 70% и ниже. Такая ёмкость считается критическим износом и рекомендацией к замене (например, у имиджевых брендов вроде Apple этот порог повышен до 80%).

В: «Аккумулятор шуруповёрта не заряжается — можно ли исправить?»

• • Замерьте напряжение на клеммах аккумулятора (для Li-ion должно быть выше 3В/элемент, для NiMH/NiCd выше 1В/элемент);
• • если напряжение низкое, то попробуйте заряжать аккумулятор в течение нескольких часов даже если он не подаёт признаков жизни (это поможет «толкнуть» его с низкого напряжения);
• • если напряжение выше, то проверьте клеммы и разъёмы на наличие диэлектрика (грязи, мусора, масел) — очистите их, обезжирьте;
• • иногда клеммы «проваливаются» в корпус аккумулятора или даже надламываются — отогните обратно или пропаяйте;
• • подмените зарядное устройство (возможно неисправен зарядник);
• • иногда плата защиты считает циклы (чаще у оригинальных батарей Li-ion от дорогих брендов), после чего перестаёт заряжаться и требует замены или перепрошивки контроллера;
• • может выйти из строя один из элементов — замените его и отбалансируйте заряд.

В: «Как толкнуть аккумулятор от шуруповёрта?»

Многим не нравится слово «толкнуть». Но как иначе объяснить возможность вывести аккумулятор из состояния сниженной ёмкости или пониженного напряжения.

• 1. Поставьте на длительную зарядку даже если нет индикации;
• 2. если индикация есть, но аккумулятор заряжается слишком быстро, то зарядите до 100%, оставьте так на зарядке (под присмотром) на несколько часов (лучше не менее 8 часов, в том числе для Li-ion с целью насыщения зарядом минимальным током при пограничном напряжении);
• 3. разрядите аккумулятор холостым ходом шуруповёрта до отключения и выполните зарядку до 100%;
• 4. подержите так на зарядке в течение нескольких часов.

В: «Можно ли автомобильным аккумулятором зарядить шуруповёрт?»

В теории можно. Он является источником постоянного тока. Но напрямую подключать нельзя даже если родной зарядник шуруповёрта 12В.

Ток зарядки должен ограничивать резистор с номиналом под мощность не менее 10 Вт. Не рекомендуем без опыта заниматься подбором сопротивления, как советуют в интернете.

Даже со впаиванием резистора есть высокий риск спалить аккумулятор шуруповёрта или его защитную схему. Также нужно помнить, что АКБ автомобиля даёт разное напряжение в зависимости от степени заряда.

А можно ли восстановить аккумулятор от шуруповёрта, если он старый, не работает или изношен?

Пишите вопросы в комментарии. Мы ждём ваши сообщения и ВКонтакте @NeovoltRu.

Подпишитесь на нашу группу, чтобы узнавать новости из мира автономности гаджетов, об их улучшении и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.

Что лучше ni mh, ni cd или li ion аккумуляторы

Современный потребитель не представляет своего существования без различных электрических приборов и аппаратов. Для обеспечения их работоспособности необходимо применять элементы питания. Правильный выбор и эксплуатация поможет значительно продлить их срок службы, а также уберечь от аварийных ситуаций.

Особенности строения ni cd аккумуляторов достоинства и недостатки

Аккумулятор никель кадмиевый по своей конструкции представляет собой разнополюсные электроды, разделенные межу собой специальным сепаратором. В качестве электролита применяется щелочной концентрат, зачастую это гидроксид калия, данное вещество не является пожаро и взрывоопасным.

Для увеличения активной площади взаимодействия при гальванической реакции электроды изготавливаются в виде фольги, расхода электролита в процессе эксплуатации не происходит благодаря герметичности корпуса источника питания.

К достоинствам такого элемента питания следует отнести:

• доступная стоимость относительно аналогичных;
• возможность отдавать повышенный ток под нагрузкой;
• допускается ускоренный метода заряда;
• способность сохранять емкость заряда до -20°С;
• увеличенное количество циклов заряда-разряда в процессе эксплуатации.

Главными недостатками считаются:

• повышенный уровень самостоятельного разряда в течение короткого времени;
• при долгом хранении для восстановления требуют более 5 циклов заряда-разряда;
• увеличить срок службы возможно только при полном разряде батареи.

Особенности строения ni mh аккумуляторов достоинства и преимущества

Металлгидридные источники питания появились в ходе совершенствования первоначальных вариантов никель кадмиевых. Основное отличие ni mh от ni cd аккумуляторов заключается в использовании в качестве материалов для электродов комбинированных сплавов никеля с редкоземельными металлами.

Разноименные полюса в таких источниках питания свернуты в рулон и разделены между собой специальным сепаратором, изготовленным из крепкого материала. В конструкции корпуса предусмотрено применение средств защиты в виде датчиков давления и предохранительного клапана.

Интересно знать! Никель металлгидридный аккумулятор отличается от своего предшественника пониженным содержанием токсичных веществ.

Положительными свойствами считают:

• сохраняют рабочие характеристики при пониженных температурах;
• обладают повышенной емкостью, в чем отличаются аккумуляторы от никель кадмиевых;
• отсутствие токсичных веществ;
• уменьшенный эффект памяти.

К отрицательным показателям относят:

• повышенные свойства самостоятельного разряда;
• увеличенная стоимость;
• снижение емкости после 300 циклов заряда-разряда;
• относительно короткий срок службы.

Li ion аккумуляторы, строение, плюсы и минусы

Литиевые аккумуляторы представляют собой элементы питания анод которых произведен из металла лития. В них повышены некоторые основные характеристики необходимые для современных электронных устройств. Главное отличие литий ионных аккумуляторов от никель кадмиевых считается повышенное рабочее напряжение и увеличенная энергетическая емкость.

Ni mh и li ion в своей конструкции имеют специальные защитные приспособления такие, как датчики давления и предохранительные средства при увеличении внутренней температуры.

К плюсам производители относят:

• практически полное отсутствие «эффекта памяти»;
• повышенная внутренняя емкость элемента;
• малая масса относительно аналогов;
• минимальный самостоятельный разряд.

К минусам потребители причисляют:

• повышенную цену, в результате применения редких металлов в конструкции;
• нетерпимость к минусовым температурам;
• имеют ограничения по сроку службы.

Никель кадмиевые и литий ионные аккумуляторы схожи между собой в возможности использования при необходимости быстрого заряда повышенными токами.

Характеристика «Эффект памяти»

Одной из важных характеристик при выяснении различия между элементами питания является «эффект памяти», суть данного явления заключается в сохранении батареей начального значения заряда, при котором начали его восполнение.

Ni cd или ni mh аккумуляторы имеют в своих свойствах такой эффект. Данная характеристика считается отрицательной, потому что при неполном разряде батареи она сохранит в дальнейшем это значение и не будет разряжаться полностью. Внутренняя емкость и срок службы при этом значительно понижаются.

У литиевых элементов питания такого эффекта не отмечается, в таком сравнении данная батарея лучше. Повышается удобство, нет необходимости ждать полного понижения заряда, восполнить его можно в любое удобное время без опасения нанесения вреда емкости и сроку службы.

Важно! Перед зарядом ni cd следует полностью разряжать, ni mh рекомендуется разряжать не полностью.

Различие батарей по основным техническим характеристикам

Аккумуляторные батареи, как и любой электрический элемент имеют основные технические показатели, согласно которым можно оценить достоинства того или иного вида. Рассмотрим некоторые характеристики

Напряжение работы и разряда

Значение рабочего напряжения для элементов питания является постоянным показателем и может лишь незначительно меняться в процессе снижения заряда в ходе работы. Nicd или nimh батареи имеют одинаковый номинальный вольтаж равный 1,2 В, а также показание при разряде 0,9 В. У литиевых такие показания значительно отличаются в результате применения активных элементов в своем составе. Рабочее напряжение составляет 3,6 В, при разряде 3 В.

Диапазон рабочих температур

Рабочая температура является важным показателем в ходе эксплуатации элементов питания. Не всегда есть возможность применения электрического оборудования в помещении и в летний период. Для никелевых батарей температурный диапазон довольно широкий, связано это с тем, что в качестве электролита применяется щелочной состав пониженным значением замерзания от -50°С. У литиевого аккумулятора этот показатель несколько выше от -20°С.

Значение высокого предела температур у всех видов практически одинаков и составляет +50°С, +60°С.

Средства защиты и контроля

Ni mh и li ion аккумуляторные батареи имеют в своей конструкции специальные защитные составляющие. В процессе производства устанавливаются датчики температуры и давления, а также предохранительные клапаны.

Внимание! В процессе заряда необходимо правильно устанавливать параметры, а также контролировать их.

Хранение

Условия хранения для различных элементов питания:

• никель кадмиевые аккумуляторы могут храниться при полном разряде, и сразу восстанавливают свои характеристики при восполнении заряда;
• никель металлгидридные батареи полностью не рекомендуют разряжать;
• литиевые имеют ограниченный срок службы, в связи с этим производителями рекомендуется активное применение, если же требуется хранение элемент питания разряжают наполовину.

Различие в применении

При выборе того или иного аккумулятора для питания различной техники необходимо понимать, какие необходимые свойства будут важны в ходе эксплуатации. Для переносных гаджетов и небольшой радиоэлектроники пригодится подойдет литий ионные или никель металлгидридные батареи, данные потребители не требуют повышенных токов разряда. При питании электроинструмента требуется более высокие показания тока, а также возможность использования аппарата при пониженных температурах без опасения быстрого разряда в таком случае подходят никелевые.

Все рассмотренные элементы питания обладают рядом положительных и отрицательных характеристик. Правильное понимание основных необходимых свойств поможет снизить затраты, а также продлить работоспособность используемого аппарата или прибора.