Какой аккумулятор лучше для шуруповерта — литиевый или кадмиевый?
Дрель, шуруповерт — необходимые в быту инструменты. Приобрести их будет полезно каждому, кто занимается обустройством дома своими руками. Также и для мастеров-профессионалов шуруповерты сейчас незаменимы. А поскольку в магазинах строительного инструментария выбор их огромный, у многих могут возникнуть резонные вопросы: какой инструмент лучше выбрать и какой аккумулятор лучше для шуруповерта? От выбора АКБ зависит очень многое: прежде всего, мобильность инструмента и продолжительность его работы в автономных от сети условиях. Прежде чем окончательно решить, какие батареи наиболее предпочтительны в том или ином случае, следует более подробно ознакомиться с тем, какие аккумуляторы используются в шуруповертах.
Типы батарей
Итак, какие бывают аккумуляторы? Обычно для электродрелей применяются никель-кадмиевые и литиевые элементы питания. Есть еще никель-металлгидридные АКБ, и они по-своему хороши. Но для шуруповертов они стали использоваться очень редко: эти батарейки, к сожалению, очень быстро нагреваются и при зарядке, и при интенсивной работе инструмента. К тому же, никель-кадмиевые аккумуляторы, несмотря на то, что их по праву можно назвать «ветеранами» в ряду химических источников тока, по многим характеристикам до сих пор превосходят никель-металлогидриды.
Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные АКБ
Ni-Cd являются первыми щелочными аккумуляторными батареями, техника производства которых была разработана еще в конце XIX века. Однако по причине того, что для тех времен массовое производство АКБ было очень дорогим и требовало определенных условий, интенсивно оно началось только в 50-х годах ХХ века.
Несмотря на критику многочисленных поклонников более современных батарей, показатели емкости никель-кадмиевые аккумуляторы имеют неплохие. И нагреваются при эксплуатации гораздо меньше, чем те же никель-металлогидриды, вследствие эндотермических реакций, происходящих внутри. Если вспомнить школьный курс химии, эндотермическая реакция означает не что иное, как поглощение выделяемого тепла внутри элемента, а не выделение его во внешнюю среду. А именно так происходит с Ni-MH батареями.
Если сравнивать характеристики аккумуляторов для шуруповертов, исходя из практичности и безопасности, кадмиевые АКБ окажутся значительно лучше. Именно по этой причине они до сих пор являются самыми ходовыми для электрических инструментов бытового применения.
Более коротко все преимущества никель-кадмиевых АКБ можно озвучить таким образом:
- Значительно сниженный риск перегрева. Им не грозит быстро «перегореть» или выйти из строя, в отличие от металлогидридов.
- Прочный металлический корпус. Кадмиевые аккумуляторы имеют хороший показатель устойчивости к внутренним химическим реакциям и отличную герметичность металлического покрытия. Могут неплохо работать и при очень низких температурах, до -40°С.
- Долгий срок службы при условиях правильной эксплуатации — от 8 до 10 лет без необходимости смены аккумуляторного блока.
- Умеренная, доступная стоимость, в отличие от более мощных, но дорогих литиевых элементов.
Для того чтобы Ni Cd аккумуляторы для шуруповерта выработали весь свой положенный срок службы, существует несколько действенных рекомендаций по их эксплуатации.
Поскольку глубокого разряда они не боятся, работать с шуруповертом следует вплоть до полного разряда аккумуляторного блока. Потом можно поставить батарейки заряжаться, не боясь того, что они потеряют емкость: при зарядке эти аккумуляторы быстро ее восполняют. Хранить их тоже лучше разряженными — в данном случае, так называемый «эффект памяти» будет гораздо меньше, а в процессе хранения никакая подзарядка им не требуется.
«Эффект памяти», который имеется у никель-кадмиевых аккумуляторов для шуруповертов, на самом деле не представляет собой слишком большой недостаток. Для того чтобы они не «запоминали» ненужный уровень зарядки, нужно провести им два-три полных цикла заряда-разряда. Тогда все их лучшие показатели быстро восстановятся.
Для того чтобы «эффект памяти» проявлялся меньше и реже, не стоит часто подзаряжать их. Лучше проводить им полные циклы зарядки, тем самым «очищая память». Именно это надолго обеспечит никель-кадмиевым аккумуляторам большую продуктивность работы.
Что можно сказать о Ni-MH АКБ, кроме того, что они склонны к нагреву? Эти батареи менее вредны для окружающей среды. «Эффект памяти» у них выражен меньше, чем у Ni-Cd предшественников. Но заряжать их придется чаще, потому что процент саморазряда эти батареи имеют высокий. По популярности уступают кадмиевым.
Литий-ионные батареи и их преимущества
Именно аккумуляторы на основе лития сейчас постоянно на слуху у многих потребителей. Отчасти благодаря тому, что литиевый состав используется везде, практически в любом гаджете, начиная от смартфона и заканчивая персональным ноутбуком. Появились они не так давно, если сравнивать время их возникновения с никель-кадмиевыми — только в 90-х годах прошлого века.
Известно, что вначале литий-ионные аккумуляторы обладали большой степенью взрывоопасности по причине технологических недоработок. В данный момент подавляющее их большинство оснащено контроллерами уровня заряда и нагрева, что обеспечивает им безопасность и повышенные сроки продуктивного применения.
Чем же столь примечательны литиевые аккумуляторы?
Рассмотрим их достоинства в сравнении с предшественниками:
- Более высокий уровень емкости, что увеличивает срок их беспрерывного использования.
- Отсутствие «эффекта памяти» (по крайней мере, так утверждают продавцы и производители).
Высокий уровень емкости обеспечивает успешное применение именно этого вида аккумуляторов в техническом инструментарии профессионального плана.
При всех своих преимуществах литиевые батареи очень чувствительны к малейшим перепадам напряжения во время зарядки, а также к резким переменам температур. Безусловно, в той или иной мере такой чувствительности подвержены все химические источники тока. Но специалисты в области электроники не случайно называют «капризными» именно этот вид аккумуляторов.
В отличие от никель-кадмиевых, литиевые АКБ не имеет смысла приобретать с запасом. Со временем они теряют свою емкость, если их долго не использовать, а срок их хранения составляет не больше двух лет.
Литиевые или никель-кадмиевые аккумуляторы — какие лучше?
На самом деле, вопрос о том, какой аккумулятор лучше для шуруповерта, поставлен не совсем корректно. Все зависит от ситуации и от продолжительности времени, в течение которого будет использоваться инструмент.
Литиевый аккумуляторный блок меньше весит при тех же показателях емкости, что у кадмия. Но это не является основным показателем, исходя из которого следует выбирать аккумулятор для шуруповерта. Безусловно, количество циклов заряда-разряда у кадмиевых элементов в разы меньше, чем у литиевых. Стандарт для Ni-Cd составляет 500, а для Li — 1500, что, безусловно, вначале наводит на мысль о том, что литиевые батареи намного лучше.
При выборе аккумуляторов важно учитывать тот факт, что старение никель-кадмиевых батарей зависит исключительно от выработанных ими циклов, а не от их реального возраста. Срок службы литий-ионных АКБ, в отличие от кадмия, напрямую зависит именно от возраста по годам. Через 5 лет они уже выйдут из строя, даже если ими не пользовались. Никель-кадмиевые батареи, напротив, будут жить долго даже в том случае, если их не использовали год и более.
Например, при покупке шуруповерта, бывшего в употреблении, не стоит брать его с литиевыми аккумуляторами. Есть большая доля вероятности того, что в случае, если инструмент не использовался долгое время, его аккумуляторный блок уже непригоден к использованию. Если же бывший в употреблении «шурик» продается с кадмиевыми аккумуляторами, они могут сохранить до 60% заряда, независимо от того, рабочий был инструмент или нет.
Если шуруповерт используется не очень часто, литиевые аккумуляторы скорее «постареют», чем отслужат свои положенные 1500 циклов. Поэтому для периодического бытового использования нет смысла покупать инструмент с литиевыми аккумуляторами.
Кадмий может служить от 8 до 10 лет, независимо от того, используются батареи, или нет. Он также спокойно может лежать на складе, сохраняя свои свойства, в отличие от лития. Если вы не планируете использовать шуруповерт часто, ответ на вопрос о том, как выбрать аккумулятор, будет кратким и правдивым: выбирайте кадмий.
Кстати, при морозе до -20°С кадмий «ведет» себя лучше, чем литиевые батарейки, которые не любят больших морозов. Литий нужно хранить в заряженном состоянии, как минимум, на 60%. Они нуждаются в постоянной подзарядке, если не используются. В противном случае, они начинают разрушаться.
Итак, если шуруповерт не используется интенсивно, для периодического бытового использования выбирайте инструмент, укомплектованный никель-кадмиевым аккумуляторным блоком. Если же вы работаете с шуруповертом ежедневно и профессионально — безусловно, лучше будет остановить свой выбор на литии, потому что аккумуляторы отслужат свои положенные 1500 циклов, вернут и окупят вложенные в них деньги. Не переплачивайте за ненужные циклы, если вы не используете инструмент часто и постоянно.
Таким образом становится ясно, что никель-кадмиевые батареи, по сути дела, ничуть не хуже литиевых. Главный вопрос состоит только в сфере применения обоих видов химических элементов питания. При использовании каждого из них в нужное время и в нужном месте и тот, и другой могут быть одинаково полезны и хороши. О том, как провести замену аккумуляторов в шуруповерте, в том числе с Ni-Cd на Li-Ion, читайте здесь →
Литий-ионные аккумуляторы для шуруповёртов
Необходимость автономной работы для электрических механизмов типа шуруповерта, приводит инженерную мысль к разработке облегченных и продолжительно работающих аккумуляторов. Источник тока неоднократного действия, имеющий в принципе накопления и передачи заряда – химические процессы, называется аккумулятором. Именно обратимость реакций — разряда и заряда, наиболее привлекательна для применения аккумуляторов в переносных и малогабаритных устройствах.
В общем виде, прибор накопления энергии, представляет собой два разнополярных электрода помещенных в электролитическую среду. Несколько источников, соединенных в цепь, составляют аккумуляторную батарею.
В малогабаритных и ручных строительных инструментах, оснащенных электродвигателями, находят применение никель-кадмиевые или литий-ионные аккумуляторы.
Никель-кадмиевые аккумуляторы для шуруповерта
В Ni-Cd источниках, электролитом является раствор КОН, а в качестве реагентов выступают кадмий и гидроксид никеля. Отрицательный электрод обрабатывается кадмием и имеет большие габариты, необходимые для поглощения водорода, выделяемого при окислительно-восстановительной реакции. Емкость такого аккумулятора рассчитывается от объема положительного никелевого электрода.
Существенным недостатком никель-кадмиевой конструкции является ощутимый вес устройства, что для ручных электроинструментов имеет значительный минус. Использование кадмия в качестве реагента также не способствует популярности таких аккумуляторов. Кадмий относят к элементам второй группы опасности для здоровья человека.
Такие источники хороши, если инструмент будет использоваться от случая к случаю.
Литий-ионные аккумуляторы для шуруповерта
Электролитом, в литий-ионных источниках, служит раствор солей лития в безводном апротонном растворе. Главной особенностью раствора является его свойство не создавать при распаде соединений, свободных положительных ионов водорода.
Анод выполняется из оксида кобальта, а катод из углеродистого материала — кокса или графита. Кристаллические решетки электродов позволяют ионам лития свободно внедряться в структуру и освобождаться из нее. Снятие зарядов с положительного электрода проводится через алюминиевый токосъемник, отрицательный токосъемник выполняется из медного листа.
Защита от возгорания лития при перезаряде или от короткого замыкания, выполняется дополнительными микросхемами-контроллерами.
Конструкция Li-Ion аккумуляторов
Вариант изготовления литий-ионных аккумуляторов может быть призматическим, цилиндрическим или в виде эллиптической спирали.
- Призматические элементы питания выполняют в виде стопки электродов, разделенных полипропиленовым сепаратором. Призматический ЭП имеет высокую плотность, но отличается низким сжимающим усилием.
- Для увеличения сжимающего усилия, воздействующего на электроды, применяют спиральную сборку в виде удлиненного эллипса. Сборка в виде эллиптической спирали позволяет сохранить плотность упаковки и поднять сжимающие усилие.
- Для цилиндрических элементов питания – электроды, проложенные сепаратором, сворачивают в рулон. Сепаратор изготавливается из пористого неэлектропроводного материала типа Celgard и пропитывается электролитом. Положительный токосъемник подключается к выводу на крышке элемента, отрицательный – к металлическому корпусу.
Собранная конструкция тщательно герметизируется, во избежание воздействия водяных паров или кислорода воздуха на электролит и электроды, что может привести к разрушению элемента питания.
Накопители энергии для шуруповерта собирают в основном, из нескольких цилиндрических ЭП соединяемых последовательно.
В конструкцию обязательно включается плата управления и контроля (СКУ).
Характеристики Li-Ion аккумуляторов
Значение технических показателей зависит от электрохимической схемы элемента питания.
- Максимальное напряжение отдельного элемента батареи, поддерживаемое платой защиты – до 4,2 В.
- Минимальное напряжение, допускаемое системой контроля – 2,5 В.
- Номинальное напряжение – 3,6 В.
- Энергетическая плотность – до 230 Вт×ч/кг.
- Количество циклов разряда/заряда до 20% потери емкости батареи – 2500÷ 4500.
- Внутреннее сопротивление – 6÷14 МОм/1 А×ч.
- Продолжительность заряда – 0,4÷1 ч.
- Безопасные для работы температуры – 0÷50 °C.
- Оптимально приемлемый ток нагрузки, относительно емкости – 1С.
- Импульсный ток нагрузки, относительно емкости – до 500С.
- Постоянный ток нагрузки, относительно емкости – 65 С.
- Величина саморазряда при 20÷25 °C – 3% емкости за месяц.
Положительные и негативные стороны литиево-ионных аккумуляторов
Технологии аккумуляторов непрерывно модернизируются и улучшаются. Например, сейчас широко распространяется применение литий-феррофосфатных катодов, вместо кобальтата и никелата лития, изменяющих некоторые характеристики элементов питания в лучшую сторону и снижающих цену товара.
Преимущества
- Высокая весовая и объемная плотность энергии.
- Напряжение питания отдельного элемента (3,6 В) выше, чем у аккумуляторов на основе свинца или никеля.
- Быстропротекающий процесс заряда, за 0,5÷0,6 часа около 90% емкости.
- Изрядный ресурс, более 1000 циклов разряда/заряда.
- Самопроизвольный разряд не более 5% емкости за месяц.
- Конструктивные материалы химически безопасны при эксплуатации и утилизации.
Негативные аспекты конструкции устройства
- Быстрое развитие процесса старения батареи, через 5 лет резко изменяются характеристики в худшую сторону как при активном использовании, так и при обычном хранении.
- Использование сложных систем контроля и управления батареей, приводящих к удорожанию товара.
- Механические повреждения или эксплуатация аккумулятора без управляющей платы, может привести к взрыву.
Как и любое другое техническое приспособление, аккумулятор любит уход и заботу. Чем выше температура хранения, тем активнее идет деградация характеристик литий-ионного накопителя, оптимально хранение при температуре 0÷20 °C. Заряжать батареи рекомендуется тоже только при плюсовой температуре.
Правила хранения аккумуляторов (Li-Ion-ных, Ni-Cd-вых, Ni-Mh-ных) от шуруповерта
Наверное, у каждого хорошего хозяина в доме имеется такой электроинструмент как шуруповерт. Множество моделей такого прибора имеют в себе встроенные аккумуляторные батареи — для удобства автономного использования их.
Если вы не очень часто используете свой шуруповерт, то необходимо знать правила правильного содержания его аккумулятора. Об этом и многом другом вы узнаете из статьи, приведенной ниже.
Какими бывают аккумуляторы для шуруповертов
Разные технологии изготовления присущи аккумуляторам для шуруповертов. В основном, бывают Li-Ion-ные, Ni-Cd-вые либо же Ni-Mh-ные элементы питания для приборов.
Литий-ионным изделиям для шуруповертов присущи большое электронакопление, а также перезарядка изделия в тысячу раз, а то и больше. Однако они более подвержены воспламенениям и стоят порядком дороже других АКБ.
Никель-кадмиевые аккумуляторы для шуруповертов стоят значительно дешевле предыдущих АКБ, нагрузка на такие элементы питания не является им помехой. Однако цикличность заряд/разряд таких батареек ограничена. «Эффект памяти» у них тоже большой.
Никель-металлогидридные аккумуляторы для шуруповертов по показателям стоят между моделями литий-ионных и никель-кадмиевых АКБ, т.е по праву занимают середину этого модельного ряда изделий.
Как правильно узнать, какой аккумулятор для шуруповертов принадлежит именно вам
Данное определение не составит особого труда. Всегда обращайте внимание на буквенное обозначение, которое располагается на корпусе аккумулятора для шуруповертов.
Если же,вы не обнаружите его, то ориентируйтесь на вес изделия. Малые по весу элементы питания принадлежат, в основном, к литиевым АКБ.
Если же, наоборот, у аккумулятора вес значителен и «эффект памяти» немалый, то скорее всего, данный тип АКБ принадлежит к никель-кадмиевым элементам питания.
Если же ваше изделие имеет средний вес, а срок службы у него долгосрочный, то это будет, скорее всего, никель-металлогидридный тип АКБ. Такие аккумуляторы более безопасны для вашего здоровья, а также для окружающей среды в целом.
Как правильно хранить аккумуляторную батарею от шуруповерта
Каждому приведенному выше типу элементов питания необходима правильная консервация. Тут необходимо учитывать и температурный режим хранения, и сам срок хранения АКБ.
Консервация Li-Ion-ных аккумуляторных батарей
В основном, такие типы источников питания хранятся не больше чем пять лет. При неправильно подобранной температуре хранения этот срок может быть значительно уменьшен.
К примеру, хранение таких батарей в холодном помещении (гараже, балконе) существенно снизят их работоспособность в дальнейшем.
Электролит, наполняемый АКБ, на морозе кристаллизуется, в результате чего происходит значительное уменьшение емкости изделия.
Жаркое время года либо же повышение температуры извне (комнатная батарея, обогреватель) будут также отрицательно отражаться на действии аккумулятора.
Иногда они могут просто вывести АКБ из строя эксплуатации. Поэтому такие элементы питания должны храниться как можно дальше от такого вида ультрафиолетовых излучений.
Следует отметить и то, что литиевые аккумуляторы рекомендуется ставить на долгосрочное хранение при их заряде в районе 60-70 процентов (не менее).
Хранение никель-кадмиевых аккумуляторных батарей
Данный тип батарей может ставится на консервацию как полностью заряженными, так и при полной разрядке АКБ. В отличие от литий-ионных, они более устойчивы к долгосрочному хранению.
Если же вы полностью зарядите данное изделие перед его хранением, этот заряд не будет долгим — в результате утечки электроэнергии.
Ni-Cd-вые аккумуляторы требуется хранить в температурном режиме от десяти до двенадцати градусов по Цельсию. Хранение на морозе им противопоказано.
Если шуруповерт, в котором установлен данный тип АКБ, не будет использоваться долгое время, то перед тем как ставить батарею на консервацию, обязательно осуществите несколько циклов по заряду/разряду элемента питания.
Хранение никель-металлогидридных аккумуляторных батарей от шуруповертов
Консервация такого типа батарей рекомендуется при температуре не ниже плюс десяти градусов по Цельсию. Несмотря на их немалую емкость и отличную эксплуационность, это требование хранения аккумуляторных батареек рекомендуется соблюдать.
Для того чтобы эффект хранения аккумуляторной батарейки был максимальным, необходимо время от времени производить полную зарядку изделия такого типа питания (к примеру, 1 раз в полгода). Следует отметить и то, что, в отличие от литий-ионных АКБ, никель-металлогидридные аккумуляторные батареи требуют стопроцентной зарядки в период своего хранения.
Чего не следует делать при хранении аккумуляторных батарей для шуруповертов
Всегда необходимо соблюдать правила хранения изделий. Нельзя допускать, чтобы во время консервации на элемент питания упало что-то извне. Это может впоследствии нарушить герметизацию АКБ.
К примеру, разгерметизировавшиеся литий-ионные аккумуляторы могут впоследствии привести к воспламенению изделия, а никель-кадмиевые элементы питания — привести к загрязнению окружающей среды.
Перед использованием АКБ (после ее долгосрочной консервации) в шуруповерте ее необходимо для начала полностью зарядить. Не стоит сразу же вышедший из консервации аккумулятор подключать в используемый вами прибор.
Если аккумуляторная батарея хранилась с нарушением, к примеру, со стороны температурного режима (хранение на морозе), то прежде чем завести такой аккумулятор, необходимо примерно двенадцать часов для его оттаивания, а лишь только потом готовить его к подключению к соответствующему типу ЗУ.
