Переделка и ремонт аккумуляторов шуруповёрта для использования элементов 18650

Замена аккумуляторов в шуруповёрте на литиевые

Что нужно прикинуть перед началом работ?

Кроме того, большее количество литиевых элементов даст большую ёмкость. А значит, большее время работы шуруповёрта.

Литиевые аккумуляторные элементы 18650

аккумуляторы 18650

Номинальное напряжение литиевых элементов 3,6─3,7 вольта, а ёмкость в большинстве случаев составляет 2000─3000 мАч. Если позволяет корпус аккумулятора, можете взять не 4, а 8 элементов. По два соединить их в 4 параллельные сборки, а затем уже их подключить последовательно. В результате вы сможете нарастить ёмкость АКБ. Но далеко не в каждый корпус удастся упаковать 8 банок 18650.

И последний подготовительный этап – это выбор контроллера. По своим характеристикам он должен соответствовать по номинальному напряжению и току разряда. То есть, если вы решили собирать батарею 14,4 вольта, то выбираете контроллер с этим напряжением. Рабочий ток разряда обычно выбирается в два раза меньше, чем предельно допустимый ток.

Плата контроллера заряда-разряда

Замена аккумуляторов

Ну а дальше идёт сам процесс сборки. Сначала разбираете корпус аккумулятора. Если это модель на 14,4 вольта, то внутри будут 12 никель─кадмиевых аккумуляторов номиналом 1,2 вольта.

Сборка никель─кадмиевых аккумуляторов

После этого нужно спаять купленные элементы в сборку с последовательным соединением. Далее к ней припаивается контроллер в соответствии с его схемой. При этом подключаются балансировочные точки. На плате есть для них специальный разъём, а часто и провода с коннектором поставляются в комплекте.

Корпус аккумулятора шуруповёрта

После сборки батареи припаиваются выводы на плюс и минус, и вся конструкция помещается в корпус. В принципе, процесс на этом закончен. Проблемы могут возникнуть лишь с зарядным устройством. Но в большинстве случаев штатные зарядки для шуруповёртов заряжают литиевые элементы без проблем. При этом заряд банок идёт через контроллер, поэтому ничего страшного с самими элементами не произойдёт.

В сети можно встретить рекомендации по экономии на плате контроллера. То есть, покупается модель подешевле, рассчитанная на меньший ток. А чтобы она не ограничивала работу шуруповёрта, разряд делают не через контроллер, а напрямую от банок. А их зарядка, как положено, идёт через контроллер.

Преимущества и недостатки

Главным преимуществом литиевых батарей является высокая электрическая емкость. Это позволяет создавать легкий и компактный ручной инструмент. С другой стороны, если пользователь готов работать с более тяжелым прибором, он получит очень мощную батарею, позволяющую долго работать шуруповертом.
Еще одно преимущество – возможность относительно быстрого наполнения энергией литиевых батарей. Типичное время полного заряда составляет примерно два часа, а некоторые батареи при наличии особого зарядного устройства можно зарядить даже за полчаса! Это преимущество может стать исключительным доводом в пользу комплектации шуруповерта литиевой батареей.

Есть у литиевых аккумуляторов и некоторые специфические недостатки.

Самым заметным является существенное падение практической емкости при работе на морозе. При отрицательных температурах инструмент, оснащенный литиевыми батареями, время от времени приходится отогревать, при этом электрическая емкость полностью восстанавливается.
Вторым заметным недостатком является не слишком большой срок службы. Несмотря на заверения производителей, лучшие образцы при самой аккуратной эксплуатации выдерживают не более трех-пяти лет. Уже через год после покупки литиевый аккумулятор любой распространенной марки при самом аккуратном использовании может потерять до трети емкости. Через два года от исходной емкости останется едва ли половина. Средний срок нормальной эксплуатации – два-три года.
И еще один заметный недостаток: цена литиевых батарей намного выше, чем стоимость все еще широко применяемых в ручном электроинструменте батарей никель-кадмиевого типа.

Как хранить?

Что хорошо в литиевых аккумуляторах, так это то, что они не слишком требовательны к условиям хранения. Их можно складировать хоть заряженными, хоть разряженными, при почти любой разумной температуре. Лишь бы не было слишком холодно. Температуры ниже 25 градусов мороза для большинства видов литиевых аккумуляторов губительны. Ну, и выше 65 градусов жары тоже лучше не перегревать.

Однако при хранении литиевых батарей следует обязательно учитывать весьма немалую вероятность пожара.

Правильные условия хранения – это когда степень заряда аккумулятора составляет не менее 50%, а температура в помещении – от 0 до +40 градусов. Желательно при этом сберечь аккумуляторы от влаги, в том числе в виде капельных осадков (росы).

Какой аккумулятор лучше для шуроповерта, узнаете в следующем видео.

Ссылки на покупи с Aliexpress (аккумуляторы 18650)

NCR18650B

Указанная емкость: 3400 мАч
Реальная емкость: 3300 мАч (95% от указанной)
Вывод: отличный выбор, можно смело брать!

Ссылки на покупку:

Sanyo

Указанная емкость: 2600 мАч
Реальная емкость: 2400 мАч (94% от указанной)
Вывод: емксоть небольшая, а в остальном отличный выбор, можно смело брать.

Ссылки на покупку:

ICR18650

Указанная емкость: 2200 мАч
Реальная емкость: 1900 мАч (85% от указанной)
Вывод: емксоть небольшая, но цены хорошие, поэтому тоже можно брать.

Ссылки на покупку:

GTF

Указанная емкость: 9900 мАч
Реальная емкость: 900 мАч (0% от указанной)
Вывод: тотальный обман. Покупать у этого производителя не рекомендую.

Ссылки на покупку:

Что такое защита аккумулятора?

Защита в нашей батарейке 18650 (цилиндрическом аккумуляторе) защищает от:

пере-заряда свыше 4,2В
пере-разряда ниже 2,75В
короткого замыкания

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы были придуманы давно, но вот использоваться стали повсеместно сравнительно недавно, только после как удалось преодолеть некоторые трудности в эксплуатации. На это потребовалось около 20 лет.

Литиевые аккумуляторы отличаются хорошей сохранностью заряда. Так разряд составляет около 5% за первый месяц, а дальше еще меньше. За 12 месяцев теряется около 15% былой емкости. Эти показатели потерь в разы меньше, чем у других типов аккумуляторов, например никель-кадмиевых. Есть и другие показатели по которым этот тип аккумуляторов стал абсолютным лидером.

Однако у Li-ion аккумуляторов есть одни важный недостаток — их нельзя сильно разряжать или долго заряжать. Т.е. при пере-заряде или пере-разряде аккумулятор портиться и может выйти из строя. Поэтому у них должны быть ограничения заряда и разряда.

Если снять оболочку, то под ней будет провод от «плюса» к плате защиты, которая соединена с «минусом». Так, защита разрывает цепь и батарейка перестает работать когда это нужно.

Заметка: иногда бывает, что защита портиться и батарейка перестает работать, если удалить плату защиты, то она может заработать.

В заключении

Покупать рекомендую батарейки произведенные в Японии, а не в Китае (на батарейке можно увидеть надпись «made in japan»). Аккумулятор такая штука, которая может испортиться многими способами, поэтому более дорогой товар в этом случае может, как это ни странно, сэкономить деньг.

Где и какие акумуляторы формфактора 18650 покупать, решать конечно вам, тут все зависит от потребностей. В этой заметке я описал только лишь свою ситуацию, с которой столкнулся и, как обычно у меня бывает, мимо которой не прошел, а решил разобраться в деталях и поделиться информацией.

На рынке есть и другие производители аккумуляторов для вейпенга:

SAMSUNG 25R — зеленый
SAMSUNG 30Q — фиолетовый
LG HE2 — красный
LG HG2 — коричневый
LG HE4 — желтый

В этой заметке я разобрал только четыре производителя, это те который мне попались на момент покупки мной аккумуляторов. Впрочем, я еще буду возвращаться сюда и обновлять данные.

Также хочу заметить, что есть целая куча нюансов, например, чем больше емкость тем меньше тока может выдать батарейка и если вы парите скажем на 100 — 150W, то вам нужно брать аккумуляторы меньшей емкости, и обращать внимание на производителя и продавца, потому что много подделок. Во всех этих тонкостях разобраться сложно, но я попробую и как только у меня это получится, поделюсь знаниями

Важно! Чтоб обезопасить себя от взрывоопасных ситуаций, лучше покупать аккумуляторы с защитной платой, особенно когда акум используется в мехмодах

18650 аккумуляторы – какие лучше

Аккумуляторы 18650 имеют много различных характеристик.

Главные из них следующие:

химический состав;
наличие защиты (электрической и механической);
вольт-амперные характеристики.

Защищенные и незащищенные литийионные аккумуляторы

Наличие защиты в батареях обозначают приставкой Protected в маркировке (либо пишут Shot circuit). Иногда наличие защиты в маркировке не указывается.

Если контроллера защиты нет, то маркировка выглядит так: Unprotected. Это делается в целях снижения стоимости. Такие элементы можно ставить только на технику с низким потреблением энергии. Пользователь контролирует уровень зарядки. Для нее используется блок с микропроцессорным управлением.

Механическая защита литийионных аккумуляторов

Механическая защита состоит из двух частей:

клапана для вывода лишнего газа, образовавшегося при больших нагрузках на аккумулятор;
механического термовыключателя, который разрывает цепь питания при повышении температуры внутри корпуса батареи.

После срабатывания клапана вместе с газом выливается часть электролита. Элемент придется заменить.

Емкость литийионных аккумуляторов

Емкость батареи измеряется в ампер-часах (А*ч) или миллиамперчасах (мА*ч). Эта характеристика определяет продолжительность работы при нормальной нагрузке до снижения емкости до нулевого значения. У этих аккумуляторов снижен эффект памяти (падение емкости при восстановлении частично разряженной батареи).

Аккумуляторы Li-ion благодаря наличию контроллера не допускают полной разрядки, которая разрушает элемент. Ограничивается и превышение напряжения при зарядке, поэтому не происходит падения емкости. Превышение напряжения на 4% снижает емкость в два раза. Последующая зарядка – еще в два раза.

Токоотдача литийионных аккумуляторов

Это параметр, характеризующий возможность аккумулятора отдавать в нагрузку высокие токи без перегрева и разрушения. Измеряется в А (амперах) или мА. При работе шуруповерта как раз возникают высокие нагрузки по этому параметру.

Лучшие аккумуляторы 18650 с Aliexpress

Panasonic NCR18650B 3400 mah

Рейтинг лучших защищённых аккумуляторов открывает NCR18650B, он имеет ёмкость в 3400 мАч. Его выпускает компания Panasonic, что ещё раз говорит о его качестве и надёжности. Аккумулятор имеет защиту и гладкую точку контакта, подходит для фонариков и другой техники. Он выдерживает более 1000 циклов зарядки. В отзывах покупатели отмечают быструю доставку и соответствие заявленным характеристикам.

VariCore NCR18650B

Данная модель может похвастаться своей защитой, долговечностью и стабильным разрядным напряжением. Она имеет ёмкость в 3400 mah и весит всего 49 грамм. Его жизненный цикл составляет от 800 до 1000 зарядок. Есть защита, которая обезопасит от короткого замыкания и других всевозможных проблем. В отзывах покупатели отмечают, что ёмкость батареи соответствует заявленной!

LiitoKala HG2 18650

Данный аккумулятор подойдет для электронной сигареты, электровелосипеда и массы других устройств. Его номинальная мощность составляет 2800-3000 мАч. Ток батареи составляет 20 А. Её вес – 45 грамм, а жизненный цикл варьируется в диапазоне от 500 до 1000 зарядок. В отзывах все отмечают соответствие заявленной мощности, доставка занимает до 1 месяца.

LiitoKala INR18650-25RM

Аккумулятор получил номинальную мощность в 2500 мАч (+- 100). Подходит для фонариков, лазерных указок и других продуктов с поддержкой её форм-фактора и мощности. Жизненный цикл в районе 500 зарядок. LiitoKala INR18650-25RM потребляет 20А непрерывного разряда. Сопротивление варьируется в диапазоне от 26 до 32 Ом. Аккумуляторы приходят почти полностью заряженными и соответствуют заявленной ёмкости.

VariCore VTC 6

Эта литий-ионная батарея подходит для электронных сигарет и других гаджетов. Ёмкость аккумулятора составила 3000 mAh, ёмкость соответствует заявленной. Батарея способна работать при температуре от -20 до +60°. Продавец быстро отправляет товар, а продукция имеет непревзойденное качество.

Особенности

Устройство литиевого аккумуляторного элемента питания не слишком отличается от конструкции аккумуляторов на базе иной химии. Но принципиальной особенностью является применение безводного электролита, что позволяет предотвратить выделение при работе свободного водорода. Это являлось существенным недостатком аккумуляторов предшествующих конструкций и приводило к высокой вероятности пожара.

Анод выполняется из пленки оксида кобальта, нанесенной на алюминиевую основу-токосъемник. Катодом служит сам электролит, содержащий соли лития в жидком виде. Электролитом пропитывается пористая масса из электропроводного химически нейтрального материала. Для него подходит рыхлый графит или кокс. Токосъем осуществляется с медной пластинки, наложенной на тыльную сторону катода.

Для нормальной работы аккумулятора пористый катод требуется достаточно плотно прижимать к аноду. Поэтому в конструкции литиевых элементов питания обязательно присутствует пружина, сжимающая «бутерброд» из анода, катода и отрицательного токосъемника. Попадание атмосферного воздуха может нарушить тщательно выверенный баланс химических процессов. А попадание влаги и вовсе грозит опасностью пожара и даже взрыва. Поэтому готовый аккумуляторный элемент обязательно тщательно герметизируется.

Аккумуляторная батарея плоской формы конструктивно проще. При прочих равных условиях плоский литиевый аккумулятор будет легче, гораздо компактнее и обеспечит значительный ток (то есть, большую мощность). Но проектировать устройство с литиевыми аккумуляторами плоской формы приходится в комплексе, а, значит, батарея будет иметь узкое, специализированное применение. Такие аккумуляторы дороже своих собратьев.

Чтобы рынок сбыта был шире, производители выпускают аккумуляторные элементы универсальной формы и стандартных размеров.

Среди литиевых батарей сегодня фактически доминирует вариант 18650. Такие аккумуляторы имеют вид, похожий на привычные в быту цилиндрические пальчиковые батарейки. Но стандарт 18650 специально предусматривает несколько большие габариты. Это помогает избежать путаницы и не позволяет ошибочно вставить такой блок питания на место обычной солевой батарейки. А ведь это было бы очень опасно, так как литиевый аккумулятор имеет в два с половиной раза большее стандартное напряжение (3.6 вольта против 1.5 вольт для солевого элемента питания).

Для электрического шуруповерта литиевые элементы последовательно собирают в батарею. Это позволяет увеличить напряжение, подаваемое на двигатель, что обеспечивает необходимые для инструмента мощность и крутящий момент.

Аккумуляторная батарея обязательно содержит в своей конструкции датчики температуры и специализированное электронное устройство – контроллер.

Эта схема:

следит за равномерностью заряда отдельных элементов;
контролирует ток заряда;
не допускает чрезмерного разряда элементов;
предотвращает перегрев батареи.

Аккумуляторы описанного типа называются ионными. Существуют также литий-полимерные элементы, это модификация литий-ионных. Их конструкция принципиально отличается лишь материалом и конструктивным оформлением электролита.

Виды литийионных батарей

Аккумуляторы 18650 имеют различные характеристики.

На параметры влияют:

толщина фольги;
толщина сепаратора;
размеры частиц активной массы;
толщина электрода;
материал катода.

Модели элементов, рассчитанные на большую мощность, оснащают электродами с соответствующими размерами и массой для предотвращения перегрева. Также ток заряда наращивают добавками всевозможных веществ в электролит.

Маркируется в соответствии с материалом катода:

ICR – используется оксид кобальта для устройств с пониженным потреблением энергии. Эти элементы имеют большую емкость.
INR – оксиды никеля марганца и кобальта. Гарантируют повышенную мощность и энергоемкость. Используются для обеспечения работы двигателей в инструменте и транспортных средствах.
IMR – оксид марганца. Элементы обладают высокой мощностью и стабильностью.
NCR – оксиды никеля, кобальта и алюминия. Обеспечивают повышенную мощность и длительный срок эксплуатации. Низкая токоотдача.
IFR – железо – фосфат – обеспечивают устойчивость к переразряду. Применяются для замены сернокислотных батарей в тяговых двигателях.

Старение, хранение и диапазон рабочих температур

Литийионные элементы чувствительны к условиям хранения. Запрещается хранить упаковки под прямыми солнечными лучами или рядом с нагревательными приборами. Еще хуже они переносят температуру ниже 0 градусов (при ее однократном падении емкость снижается на 50%). Даже если выдерживать правила и хранить элементы при температуре +5…+15°С, производители закладывают десятипроцентное снижение емкости в год от заявленной.

При правильной эксплуатации, исключающей перегрузки или глубокий разряд, элементы выдерживают до тысячи перезарядок.

Литий-кобальтовые

Эти АКБ обладают самой большой емкостью заряда. Их недостатки следующие: нельзя эксплуатировать в приборах с большой нагрузкой, нельзя использовать быструю перезарядку – элементы могут перегреться и даже воспламениться.

Литий-марганцевые элементы

Их преимущество – стабильная работа. Кроме того, они безопаснее литий – кобальтовых. Имеют длительный срок службы даже с низким сопротивлением (повышенные токи отдачи).

Недостаток – боятся перегрева. Их емкость ниже, чем никель – кобальтовых элементов, на 30% при одинаковых размерах.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы

Второе название – феррофосфатные. Их главное преимущество – стабильность. Элементы нетоксичны. Не боятся высоких температур, стойки к коротким замыканиям.

Их недостаток – низкая емкость.

Как выбрать?

Когда речь идет о выборе аккумулятора для шуруповерта, задача сводится к подбору самого электрического прибора, в комплекте с которым окажется батарея конкретной модели.

Рейтинг недорогих аккумуляторных шуруповертов этого сезона выглядит так:

Makita HP331DZ, 10.8 вольт, 1,5 А*ч, литий;
Bosch PSR 1080 LI, 10.8 вольт, 1.5 А*ч, литий;
Bort BAB-12-P, 12 вольт, 1.3 А*ч, никель;

«Интерскол ДА-12ЭР-01», 12 вольт 1.3 А*ч, никель;
Kolner KCD 12M, 12 вольт, 1.3 А*ч, никель.

Лучшими среди профессиональных моделей являются такие:

Makita DHP481RTE, 18 вольт, 5 А*ч, литий;
Hitachi DS14DSAL, 14.4 вольта, 1,5 А*ч, литий;
Metabo BS 18 LTX Impuls 201, 18 вольт, 4 А*ч, литий;
Bosch GSR 18 V-EC 2016, 18 вольт, 4 А*ч, литий;
Dewalt DCD780M2, 18 вольт 1.5 А*ч, литий.

Лучшие по надежности аккумуляторные шуруповерты:

Bosch GSR 1440, 14.4 вольта, 1,5 А*ч, литий;
Hitachi DS18DFL, 18 вольт, 1,5 А*ч, литий;
Dewalt DCD790D2, 18 вольт, 2 А*ч, литий.

Это напряжение считается отраслевым профессиональным стандартом для литиевых аккумуляторных батарей. Так как профессиональный инструмент рассчитан на долгую активную работу, а также подразумевает дополнительный уровень комфорта, значительная часть выпускаемых аккумуляторов для шуруповерта напряжением 18 вольт между собой полностью совместимы, и порой даже взаимозаменяемы между инструментами различных производителей.

Кроме того, широко распространены стандарты 10.8 вольт и 14.4 вольта. Первый вариант встречается только среди самых недорогих моделей. Второй традиционно является «середнячком» и может встречаться как среди профессиональных моделей шуруповертов, так и в моделях среднего (промежуточного) класса.

А вот обозначения 220 вольт в характеристиках лучших моделей нельзя увидеть, поскольку это говорит о том, что шуруповерт проводом соединен с розеткой бытовой электросети.

Старые аккумуляторы 18650 в качестве ячеек для батареи дрели шуруповерта

Для замены старых банок используют три элемента 18650, собранных последовательно. Для одновременной зарядки применяется плата выравнивания емкости. Но она не обеспечивает нормальной продолжительности эксплуатации батареи. Для исправления этого недостатка используют трехканальное зарядное устройство с обозначением Imax B3.

В старых аккумуляторных банках применялся регулятор разрядки. Сейчас от него отказываются, а контроль осуществляют по светодиоду (визуально). Светодиод расположен на боку корпуса шуруповерта. Размеры новых элементов меньше, можно в старых банках зарядное устройство поместить в блок АКБ. Только надо предусмотреть разъем для подключения к сети.

Последовательность замены никель-кадмиевых элементов на литийионные следующая:

Разобрать батарею и извлечь старые элементы. В нижней части установить блок питания и распаять выводы. Следует предусмотреть предохранитель на 10 А. Лучше использовать автомобильный (от импортных автомобилей).
Вывести два цветных светодиодных индикатора (красный – зарядка, зеленый – зарядка окончена).
Заменить резисторы, регулирующие ток зарядки, на более мощные. Микросхемы блока установить на радиатор.
Установить элементы 18650. Припаять к выходам блока зарядки и контактным пластинам. Использовать многожильный медный провод сечением не менее 1,5 кв. мм.
Собрать, протестировать процесс зарядки и работу шуруповерта.

Выводы

Рассмотрев различные виды литийионных АКБ, можно прийти к выводу: лучше для шуруповерта выбирать литий -марганцевые элементы. Пусть их емкость ниже чем у литий-кобальтовых, но по таким параметрам, как токоотдача и безопасность при длительной работе с низким сопротивлением нагрузки, они выигрывают.

Прогресс не стоит на месте, уже есть в продаже высокотоковые феррофосфатные элементы.

При выборе в магазине рекомендуется смотреть на маркировку, дату производства, фирму-производителя. Часто производители продают аккумуляторы не как свои бренды, а как комплектующие, но по маркировке можно определить, кто произвел элементы.