Caracteristici, avantaje și dezavantaje ale bateriilor cu litiu pentru șurubelniță

Dacă o unealtă electrică de mână alimentată de o sursă de alimentare de uz casnic este legată de o priză cu un fir, limitând mișcarea unei persoane care ține dispozitivul în mâini, atunci omologii unităților care funcționează cu baterie „în lesă” oferă mult mai multă libertate de acţiune în muncă. Prezența unei baterii este foarte importantă atunci când vine vorba de folosirea șurubelnițelor.

În funcție de tipul de baterie utilizată, acestea pot fi împărțite condiționat în două grupe - cu baterii cu nichel și litiu, iar caracteristicile acestora din urmă fac din acest instrument electric cel mai interesant pentru utilizator.

Dispozitivul unei baterii reîncărcabile cu litiu nu este prea diferit de designul bateriilor bazate pe altă chimie. Dar caracteristica fundamentală este utilizarea electrolitului anhidru, care împiedică eliberarea hidrogenului liber în timpul funcționării. Acesta a fost un dezavantaj semnificativ al bateriilor modelelor anterioare și a condus la o probabilitate mare de incendiu.

Anodul este realizat dintr-un film de oxid de cobalt depus pe un colector de curent de bază din aluminiu. Catodul este electrolitul în sine, care conține săruri de litiu sub formă lichidă. Electrolitul impregnează o masă poroasă de material neutru din punct de vedere chimic conductiv electric. Grafitul liber sau cocs este potrivit pentru el.... Colectarea curentului se realizează dintr-o placă de cupru aplicată pe spatele catodului.

Pentru funcționarea normală a bateriei, catodul poros trebuie să fie apăsat suficient de strâns pe anod.... Prin urmare, în proiectarea bateriilor cu litiu, există întotdeauna un arc care comprimă „sandvișul” de la anod, catod și colector de curent negativ. Pătrunderea aerului ambiental poate perturba echilibrul chimic atent echilibrat. Și pătrunderea umidității și amenință pericolul de incendiu și chiar de explozie. De aceea celula finită a bateriei trebuie sigilată cu grijă.

O baterie descărcată are un design mai simplu. Toate celelalte lucruri fiind egale, o baterie plată cu litiu va fi mai ușoară, mult mai compactă și va oferi un curent semnificativ (adică mai multă putere). Dar este necesar să proiectați un dispozitiv cu baterii cu litiu de formă plată, ceea ce înseamnă că bateria va avea o aplicație îngustă, specializată. Astfel de baterii sunt mai scumpe decât omologii lor.

Pentru a extinde piața de vânzări, producătorii produc celule de baterii de forme universale și dimensiuni standard.

Dintre bateriile cu litiu, astăzi domină de fapt versiunea 18650. Astfel de baterii au o formă asemănătoare bateriilor cu degete cilindrice familiare în viața de zi cu zi. Dar standardul 18650 prevede în mod specific dimensiuni ceva mai mari... Acest lucru evită confuzia și împiedică înlocuirea eronată a unei astfel de surse de alimentare în locul unei baterii convenționale cu soluție salină. Dar acest lucru ar fi foarte periculos, deoarece bateria cu litiu are de două ori și jumătate tensiunea standard (3,6 volți față de 1,5 volți pentru o baterie cu sare).

Pentru o șurubelniță electrică, celulele cu litiu sunt colectate secvenţial într-o baterie. Acest lucru crește tensiunea aplicată motorului, care oferă puterea și cuplul cerute de unealtă.

Bateria de stocare conține în mod necesar în proiectare senzori de temperatură și un dispozitiv electronic specializat - un controler.

Acest circuit:

• monitorizează uniformitatea încărcăturii elementelor individuale;
• controlează curentul de încărcare;
• nu permite descărcarea excesivă a elementelor;
• previne supraîncălzirea bateriei.

Bateriile de acest tip se numesc ionice. Există și celule litiu-polimer, aceasta este o modificare a celulelor litiu-ion. Designul lor este fundamental diferit doar în ceea ce privește materialul și designul electrolitului.

• Principalul avantaj al bateriilor cu litiu este capacitatea lor electrică mare. Acest lucru vă permite să creați o unealtă de mână ușoară și compactă. Pe de altă parte, dacă utilizatorul este pregătit să lucreze cu un dispozitiv mai greu, va primi o baterie foarte puternică care permite șurubelniței să funcționeze mult timp.
• Un alt avantaj este capacitatea de a umple bateriile cu litiu cu energie relativ rapid. Un timp obișnuit de încărcare completă este de aproximativ două ore, iar unele baterii pot fi încărcate în jumătate de oră cu un încărcător special! Acest avantaj poate fi un motiv excepțional pentru echiparea unei șurubelnițe cu o baterie cu litiu.

Bateriile cu litiu au și unele dezavantaje specifice.

• Cea mai vizibilă este scăderea semnificativă a capacității practice atunci când funcționează pe vreme rece. La temperaturi sub zero, un instrument echipat cu baterii cu litiu trebuie încălzit din când în când, iar capacitatea electrică este complet restabilită.
• Al doilea dezavantaj vizibil nu este durata de viață prea lungă. În ciuda asigurărilor producătorilor, cele mai bune mostre, cu cea mai atentă utilizare, nu rezistă mai mult de trei până la cinci ani. În termen de un an de la cumpărare, o baterie cu litiu de orice marcă comună, cu cea mai atentă utilizare, poate pierde până la o treime din capacitatea sa. După doi ani, aproape jumătate din capacitatea inițială va rămâne. Perioada medie de funcționare normală este de doi până la trei ani.
• Și un alt dezavantaj notabil: prețul bateriilor cu litiu este mult mai mare decât costul bateriilor cu nichel-cadmiu, care sunt încă utilizate pe scară largă la uneltele electrice portabile.

Din punct de vedere istoric, primele baterii reîncărcabile cu adevărat produse în masă pentru unelte electrice portabile au fost bateriile cu nichel-cadmiu. La un preț scăzut, sunt destul de capabili de sarcini relativ mari și au o capacitate electrică satisfăcătoare cu dimensiuni și greutate rezonabile. Bateriile de acest tip sunt încă răspândite astăzi, în special în sectorul aparatelor portabile ieftine.

Principala diferență dintre bateriile cu litiu și bateriile cu nichel-cadmiu este greutatea redusă, cu capacitate electrică mare și capacitate de încărcare foarte bună..

În plus, foarte o diferență importantă între bateriile cu litiu este un timp de încărcare semnificativ mai scurt... Această baterie poate fi încărcată în câteva ore. Dar ciclul complet de încărcare al bateriilor cu nichel-cadmiu durează cel puțin douăsprezece ore.

Există o altă particularitate asociată cu aceasta: în timp ce bateriile cu litiu tolerează atât stocarea, cât și funcționarea într-o stare incomplet încărcată destul de calm, nichel-cadmiul are un „efect de memorie” extrem de neplăcut... În practică, aceasta înseamnă că, pentru a prelungi durata de viață și, de asemenea, pentru a preveni pierderea rapidă a capacității, Bateriile cu nichel-cadmiu ar trebui folosite de preferință înainte de descărcarea completă... După aceea, asigurați-vă că încărcați la capacitate maximă, ceea ce necesită o perioadă semnificativă de timp.

Bateriile cu litiu nu au acest dezavantaj.

Când vine vorba de alegerea unei baterii pentru o șurubelniță, sarcina se rezumă la selectarea dispozitivului electric în sine, complet cu care va exista o baterie de un anumit model.

Evaluarea șurubelnițelor fără fir ieftine din acest sezon arată astfel:

• Makita HP331DZ, 10,8 volți, 1,5 A * h, litiu;
• Bosch PSR 1080 LI, 10,8 volți, 1,5 A * h, litiu;
• Bort BAB-12-P, 12 volți, 1,3 A * h, nichel;

• „Interskol DA-12ER-01”, 12 volți 1,3 A * h, nichel;
• Kolner KCD 12M, 12 volți, 1,3 A * h, nichel.

Cele mai bune modele profesionale sunt:

1. Makita DHP481RTE, 18 volți, 5 A * h, litiu;
2. Hitachi DS14DSAL, 14,4 volți, 1,5 A * h, litiu;
3. Metabo BS 18 LTX Impuls 201, 18 volți, 4 A * h, litiu;
4. Bosch GSR 18 V-EC 2016, 18 volți, 4 A * h, litiu;
5. Dewalt DCD780M2, 18 volți 1,5 A * h, litiu.

Cele mai bune șurubelnițe fără fir în ceea ce privește fiabilitatea:

1. Bosch GSR 1440, 14,4 volți, 1,5 A * h, litiu;
2. Hitachi DS18DFL, 18 volți, 1,5 A * h, litiu;
3. Dewalt DCD790D2, 18 volți, 2 A * h, litiu.

Această tensiune este considerată standardul profesional al industriei pentru bateriile cu litiu. Deoarece un instrument profesional este conceput pentru lucru activ pe termen lung și implică, de asemenea, un nivel suplimentar de confort, o parte semnificativă a bateriilor de șurubelniță de 18 volți produse sunt pe deplin compatibile între ele și uneori chiar interschimbabile între unelte de la diferiți producători.

In afara de asta, Standardele de 10,8 volți și 14,4 volți sunt larg răspândite... Prima opțiune se găsește doar printre cele mai ieftine modele. Al doilea este în mod tradițional „țăran de mijloc” și poate fi întâlnit atât printre modelele profesionale de șurubelnițe, cât și la modelele din clasa medie (intermediară).

Dar desemnările de 220 de volți în caracteristicile celor mai bune modele nu pot fi văzute, deoarece acest lucru indică faptul că șurubelnița este conectată cu un fir la o priză de uz casnic.

Adesea, maestrul are deja o șurubelniță veche fără fir care i se potrivește pe deplin. Dar dispozitivul este echipat cu baterii nichel-cadmiu învechite. Deoarece bateria va trebui să fie schimbată, există dorința de a înlocui bateria veche cu ceva mai nou. Acest lucru nu numai că va oferi o muncă mai confortabilă, dar va elimina și nevoia de a căuta pe piață bateriile unui model învechit.

Cel mai simplu lucru care îmi vine în minte este să asamblați o sursă de alimentare de la un transformator electronic într-o carcasă de baterie veche.... Acum puteți folosi șurubelnița conectând-o la sursa de alimentare de uz casnic.

Modelele de 14,4 volți pot fi conectate la bateriile auto... După ce ați asamblat un adaptor de extensie cu terminale sau o mufă de brichetă din corpul unei baterii vechi, obțineți un dispozitiv indispensabil pentru garaj sau lucru „la câmp”.

Dacă convertim o baterie veche în litiu, putem ține cont de faptul că celulele cu litiu 18650 sunt extrem de răspândite pe piață. Astfel, putem realiza baterii de șurubelniță pe baza unor piese ușor disponibile. Mai mult, prevalența standardului 18650 vă permite să alegeți bateriile de la orice producător.

Nu va fi dificil să deschideți carcasa unei baterii vechi și să îndepărtați umplutura veche din ea. Este important să nu uitați să marcați contactul pe carcasă la care a fost conectat anterior „plusul” vechiului ansamblu baterie..

În funcție de tensiunea pentru care a fost proiectată vechea baterie, este necesar să se selecteze numărul de celule cu litiu conectate în serie. Tensiunea standard a unei celule cu litiu este exact de trei ori mai mare decât a unei celule de nichel (3,6 V în loc de 1,2 V). Astfel, fiecare litiu înlocuiește trei nichel conectate în serie.

Prin asigurarea designului bateriei, în care trei celule de litiu sunt conectate una după alta, este posibil să obțineți o baterie cu o tensiune de 10,8 volți. Printre bateriile cu nichel, acestea se găsesc, dar nu des. Când patru celule cu litiu sunt conectate la o ghirlandă, obținem deja 14,4 volți.Aceasta va înlocui bateria cu nichel cu ambele de 12 volți.și 14,4 volți sunt standarde foarte comune pentru bateriile nichel-cadmiu și nichel-hidrură metalică. Totul depinde de modelul specific al șurubelniței.

După ce a fost posibil să se determine numărul de etape succesive, probabil se va dovedi că încă mai există spațiu liber în clădirea veche. Acest lucru va permite conectarea a două celule în fiecare etapă în paralel, ceea ce va dubla capacitatea bateriei. Banda de nichel este folosită pentru a conecta bateriile cu litiu între ele în producție.... Secțiunile benzii sunt conectate între ele și cu elemente de litiu prin sudare prin rezistență. Dar în viața de zi cu zi, lipirea este destul de acceptabilă.

Lipirea celulelor cu litiu trebuie făcută cu mare grijă. Îmbinarea trebuie curățată temeinic în prealabil și trebuie aplicat un flux bun. Coitorirea se face foarte repede, cu un fier de lipit bine incalzit de putere suficient de mare.

Lipirea în sine se face prin încălzirea rapidă și cu încredere a locului în care firul este conectat la celula de litiu. Pentru a evita supraîncălzirea periculoasă a elementului, timpul de lipit nu trebuie să depășească trei până la cinci secunde.

Este bine că acum există module electronice de control și echilibrare gata făcute la vânzare la prețuri destul de mici. Este suficient să alegi soluția care se potrivește cazului tău particular. Practic, astfel de controlere diferă prin numărul de „trepte” conectate în serie, a căror tensiune este supusă egalizării (echilibrarii). În plus, ele diferă în ceea ce privește curentul de sarcină admisibil și metoda de control al temperaturii.

Oricum, nu mai este posibil să încărcați o baterie cu litiu de casă cu un încărcător de baterie vechi de nichel... Au algoritmi de încărcare și tensiuni de control fundamental diferiți. Veți avea nevoie de un încărcător dedicat.

Bateriile cu litiu sunt destul de capricioase în ceea ce privește specificațiile încărcătorului. Astfel de baterii pot fi încărcate destul de repede cu un curent semnificativ, dar curentul de încărcare excesiv duce la încălzire severă și pericol de incendiu.

De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că atunci când celulele sunt conectate în serie într-o baterie, sursele de litiu sunt foarte predispuse la încărcarea neuniformă a celulelor individuale. Acest lucru duce la faptul că nu este posibilă încărcarea bateriei la capacitatea maximă, iar elementul, care funcționează în mod regulat în modul subîncărcat, pur și simplu se uzează mai repede. Prin urmare, încărcătoarele sunt de obicei construite conform schemei „charge balancer”.

Din fericire, toate bateriile moderne cu litiu fabricate din fabrică (cu excepția celor falsificate) au circuite de protecție și echilibrare încorporate. Cu toate acestea, încărcătorul pentru aceste baterii trebuie să fie specializat.

Lucrul grozav despre bateriile cu litiu este că nu sunt prea solicitante în condițiile de depozitare. Ele pot fi depozitate fie încărcate, fie descărcate la aproape orice temperatură rezonabilă. De nu ar fi prea frig. Temperaturile sub 25 de grade Celsius sunt distructive pentru majoritatea tipurilor de baterii cu litiu. Ei bine, și peste 65 de grade de căldură, este, de asemenea, mai bine să nu se supraîncălzi.

Cu toate acestea, atunci când depozitați bateriile cu litiu, asigurați-vă că țineți cont de riscul foarte mare de incendiu.

Condițiile corecte de depozitare sunt atunci când bateria este încărcată cel puțin 50% și temperatura camerei este de la 0 la +40 de grade. În același timp, este indicat să salvați bateriile de umiditate, inclusiv sub formă de picurare (rouă).

Veți afla care baterie este mai bună pentru o șurubelniță în următorul videoclip.