Как правильно хранить аккумулятор от шуруповерта + обзор популярных ошибок

Что нужно знать о зарядке литий-ионных аккумуляторов

Это сложный процесс. Для каждого типа аккумуляторов существует своя стратегия, но в общих чертах она именуется CC-CV и состоит из двух основных стадий – зарядки постоянным током и растущим напряжением, затем дозарядки с постоянным напряжением. Также могут быть и дополнительные стадии, например, весь процесс может выглядеть так:

1. сначала батарея проверяется электроникой, чтобы узнать ее текущее состояние и степень заряда, а также пригодность к быстрому циклу зарядки. В первые минуты подается небольшое напряжение и невысокий ток. Если напряжение на батарее не растет (т.е. она хорошо принимает заряд), значит все в порядке, можно заряжать в быстром режиме;

2. затем идет основная фаза заряда, которая длится около часа, где постепенно повышается напряжение при неизменно высоком токе;

3. потом начинается завершающая фаза (дозарядка), где напряжение держится на максимально допустимом уровне (обычно 4,2 В), а ток постепенно снижается. Она может длится около двух часов.

Крайне важно для литий-ионных аккумуляторов – не допустить перезаряда. Он также негативно сказывается на ресурсе батареи, как и ее хранение в разряженном состоянии

Кроме того аккумулятор может банально перегреться и взорваться. Поэтому контроллер строго следит за этим процессом и прекращает заряд в соответствующий момент.

Но недобросовестные производители могут немного схитрить. Если незначительно повысить напряжение заряда (на 0,1 В, до 4,3 В), это чуть-чуть ускорит процесс, а главное – увеличит на 10% количество запасенной аккумулятором энергии. Последствия такого подхода отражает вот этот график:

Обратите внимание, что шкала ординат нелинейная, а сам график отражает лишь количество циклов перезаряда, при котором емкость аккумулятора снизится вдвое. И тут мы видим, что при напряжении 4,2 В аккумулятор деградирует крайне медленно, и количество циклов до момента «уполовинивания» емкости может быть около 1000

Но если напряжение повысить всего на 0,1 В, скорость деградации увеличится аж в четыре раза.

Ультрабыстрая зарядка

Обычно производитель рекомендует заряжать аккумуляторные элементы токами, равными 0,7 или 1 от емкости деленной на время (т.е. для аккумуляторного элемента 1500 мА·ч рекомендуемый ток заряда составляет 1,5 А). Некоторые производители допускают зарядку значительно большими токами, что в разы ускоряет процесс. Однако это приводит к ускоренной деградации батареи, плюс попутно приходится следить за ее температурой и останавливать процесс, если батарея нагрелась до 40 градусов (точное значение определяется производителем батареи). Ранний перегрев обычно характерен для стареющих батарей.

Вот график потери емкости литий-ионных аккумуляторов в зависимости от величины токов заряда и разряда:

Синяя линия – зарядка и разрядка токами, равными емкости/время (для аккумуляторов 1500 мА·ч – это 1,5 А). Зеленая – удвоенный ток заряда и разряда относительно емкости (для аккумуляторов 1500 мА·ч – 3 А). Красная – утроенный ток (для аккумуляторов 1500 мА·ч – 4,5 А).

Другими словами, режимы быстрой зарядки будут приводить к ускоренной деградации батареи.

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.

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

Виды АКБ для шуруповертов и их особенности

В современных аккумуляторных шуруповертах и дрелях используются три типа батарей:

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

Рассмотрим особенности каждого из типов аккумуляторов подробно.

Никель-кадмиевые

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

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

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

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

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

Никель-металлогидридные

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

Ni-MH батарея аккумуляторов для шуруповерта

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

Литий-ионные

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

Li-Ion батарея аккумуляторов для шуруповерта

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

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

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

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

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

Процесс хранения

Правильное хранение аккумулятора до начала эксплуатации – важное условие его корректной и продолжительной работы. Поэтому процесс хранения начинать нужно не с момента приобретения, а сразу после изготовления

При покупке товара, оснащенного АКБ, следует посмотреть на дату его фасовки

Нужно помнить, что снижение качества батареи зависит не только от того, насколько активно она использовалась, а и от времени хранения

При покупке товара, оснащенного АКБ, следует посмотреть на дату его фасовки. Нужно помнить, что снижение качества батареи зависит не только от того, насколько активно она использовалась, а и от времени хранения.

Срок годности аккумулятора на литиево – ионном принципе работы в среднем составляет 5 лет при условии нормальной нагрузки. Но если шуруповерт (другой инструмент) пролежал на прилавке долго, АКБ теряет 10 – 20% своего ресурса.

Хранение аккумуляторов должно происходить при температуре от 0С до +20С. Максимально допустимая температура хранения не должна превышать +35С. При этом, чем прохладнее, тем лучше для батареи, но если температура не будет минусовой. Учитывая эту особенность АКБ, некоторые пользователи хранят ее на полке холодильника. В принципе это возможно при условии, что батарея будет в герметичной водонепроницаемой упаковке. Если уверенности в качестве упаковки нет, будет правильнее, если хранение аккумуляторов шуруповерта (другого приспособления) будет происходить в другом прохладном месте.

Правильная зарядка аккумулятора также влияет на продолжительность его работы. Чтобы его корпус не перегревался при подключении к сети, лучше, если это будет происходить при невысокой температуре окружающей среды. При этом блок питания должен быть «родным». В противном случае производитель не гарантирует нормальный срок службы аккумулятора.

Время полной зарядки современной литий – ионной АКБ в среднем составляет 6 – 7 часов. Более точные характеристики конкретного изделия указаны в его технической документации. Но, даже не имея инструкции, можно интуитивно понять, когда батарея полностью заряжена. В большинстве случаев на ней присутствуют светодиодные индикаторы (красный – заряжается, зеленый – зарядка окончена). К тому же, при полной зарядке аккумуляторной батареи автоматически прекращается подача напряжения, и блок питания перестает нагреваться. Но даже такая мера не гарантирует полную сохранность ресурса АКБ. Поэтому надолго оставлять ее подключенной к зарядному устройству после полной зарядки не рекомендуется.

Для литиевых аккумуляторов не является принципиально важной полная зарядка и разрядка. Они, в отличие от никелево – кадмиевых, например, не обладают «памятью уровня заряда»

А значит, на уровне рабочей емкости батареи степень ее зарядки при последующей подзарядке не отражается

А значит, на уровне рабочей емкости батареи степень ее зарядки при последующей подзарядке не отражается.

Области применения [ править | править код ]

Малогабаритные никель-кадмиевые аккумуляторы используются в различной аппаратуре как замена стандартного гальванического элемента, особенно если аппаратура потребляет большой ток. Так как внутреннее сопротивление никель-кадмиевого аккумулятора на один-два порядка ниже, чем у обычных марганцево-цинковых и марганцево-воздушных батарей, мощность выдаётся стабильнее и без перегрева.

Никель-кадмиевые аккумуляторы применяются на электрокарах (как тяговые), трамваях и троллейбусах (для питания цепей управления), речных и морских судах. Широко применяются в авиации в качестве бортовых аккумуляторных батарей самолётов и вертолётов. Используются как источники питания для автономных шуруповёртов/винтовёртов и дрелей, однако здесь намечается тенденция к вытеснению их высокотоковыми батареями различных литиевых систем.

Несмотря на развитие других электрохимических систем и ужесточение экологических требований, никель-кадмиевые аккумуляторы остаются основным выбором для высоконадёжных устройств, потребляющих большую мощность, например фонарей для дайвинга.

Длительный срок хранения, относительная нетребовательность к постоянному уходу и контролю, способность стабильно работать на морозе до -40 °C и отсутствие возможности возгорания при разгерметизации в сравнении с литиевыми, малый удельный вес в сравнении со свинцовыми и дешевизна в сравнении с серебряно-цинковыми, меньшее внутренне сопротивление, большая надёжность и морозостойкость в сравнении с NiMH обуславливают по-прежнему широкое применение никель-кадмиевых аккумуляторов в военной технике, авиации и портативной радиосвязи.

Дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы

Никель-кадмиевые аккумуляторы выпускаются также в герметичном «таблеточном» конструктиве, наподобие батареек для часов. Электроды в таком аккумуляторе — две прессованные тонкие таблетки из активной массы, сложенные в пакет с сепаратором и плоской пружиной и завальцованные в никелированный стальной корпус диаметром с монету. Используются для питания различных, в основном маломощных, нагрузок (током C/10-C/5). Допускают только небольшие зарядные токи, не более С/10, так как внутри корпуса должна успевать происходить рекомбинация выделяющихся газов. Благодаря замкнутой конструкции допускают длительный перезаряд с непрерывной рекомбинацией и выделением избыточной энергии в виде тепла. Напряжение такого аккумулятора ниже, чем у негерметичного, и мало изменяется в процессе разряда вследствие избытка активной массы катода, создаваемого с целью ускорения рекомбинации кислорода.

Дисковые аккумуляторы (как правило, в батареях по 3 шт. в общей оболочке, типоразмера аналогичного советскому Д-0,06) широко применялись в персональных компьютерах выпуска 1980–90 годов, в частности PC-286/386 и ранних 486, для питания энергонезависимой памяти настроек (CMOS NVRAM) и часов реального времени при отключенном сетевом питании. Срок службы аккумуляторов в таком режиме составлял несколько лет, после чего батарея, в большинстве случаев — впаянная в материнскую плату, подлежала замене. С развитием CMOS-технологии и уменьшением потребляемой мощности NVRAM и RTC аккумуляторы были вытеснены одноразовыми литиевыми элементами ёмкостью порядка 200 мА·ч (CR2032 и др.), устанавливаемыми в гнёзда-защёлки и легко заменяемыми пользователем, с аналогичным сроком непрерывной работы.

В СССР дисковые аккумуляторы были практически единственными доступными в широкой продаже аккумуляторами (кроме автомобильных и, позднее, NiCd размера AA на 450 мА·ч). Помимо отдельных элементов, предлагалась 9-вольтовая батарея из семи аккумуляторов Д-0,1 с разъёмом, аналогичным «Кроне», которая, однако, входила в отсек питания не у всех радиоприёмников, для которых предназначалась. Поставлялись только простейшие зарядные устройства с током С/10, заряжавшие аккумулятор или батарею примерно за 14 часов (время контролировалось пользователем).

Название аккумулятора	Диаметр, мм	Высота, мм	Напряжение, В	Ёмкость, А*ч	Рекомендуемый ток разряда, мА	Применение
Д-0,03	11,6	5,5	1,2	0,03	3	фотоаппараты, слуховые аппараты
Д-0,06	15,6	6,4	1,2	0,06	12	фотоаппараты, фотоэкспонометры, слуховые аппараты, дозиметры
Д-0,125	20	6,6	1,2	0,125	12,5	аккумуляторные электрические фонарики [ уточнить ] , миниатюрные радиоприёмники
Д-0,26	25,2	9,3	1,2	0,26	26	аккумуляторные электрические фонарики, фотовспышки, калькуляторы (Б3-36)
Д-0,55	34,6	9,8	1,2	0,55	55	прицел ночного видения 1ПН58 (блок из пяти Д-0.55С), фотовспышки, аккумуляторные электрические фонарики, калькуляторы (Б3-34)
7Д-0,125	8,4	0,125	12,5	замена батарее Крона