Funktioner, fördelar och nackdelar med litiumbatterier för skruvmejsel

Om ett handhållet elverktyg som drivs av ett hushållsnätaggregat är knutet till ett uttag med en tråd, vilket begränsar rörelsen för en person som håller enheten i sina händer, ger batteridrivna motsvarigheter till enheterna "i koppel" mycket mer handlingsfrihet i arbetet. Närvaron av ett batteri är mycket viktigt när det gäller att använda skruvmejslar.

Beroende på vilken typ av batteri som används kan de villkorligt delas in i två grupper - med nickel- och litiumbatterier, och egenskaperna hos de senare gör detta elverktyg till det mest intressanta för användaren.

Utformningen av ett uppladdningsbart litiumbatteri skiljer sig inte alltför från designen av batterier baserade på annan kemi. Men en grundläggande egenskap är användningen av vattenfri elektrolyt, som förhindrar frigörandet av fritt väte under drift. Detta var en betydande nackdel med batterierna i de tidigare designerna och ledde till en hög sannolikhet för brand.

Anoden är gjord av en koboltoxidfilm avsatt på en basströmsamlare av aluminium. Katoden är själva elektrolyten, som innehåller litiumsalter i flytande form. Elektrolyten impregnerar en porös massa av elektriskt ledande kemiskt neutralt material. Lös grafit eller koks är lämplig för det.... Strömuppsamling utförs från en kopparplatta applicerad på baksidan av katoden.

För normal batteridrift måste den porösa katoden pressas tillräckligt hårt mot anoden.... Därför, i designen av litiumbatterier, finns det alltid en fjäder som komprimerar "smörgåsen" från anoden, katoden och negativ strömkollektor. Inträngande av omgivande luft kan rubba den noggrant balanserade kemiska balansen. Och inträngande av fukt och inte hotar faran för brand och till och med explosion. Det är därför den färdiga battericellen måste förslutas noggrant.

Ett tomt batteri är enklare i designen. Allt annat lika kommer ett platt litiumbatteri att vara lättare, mycket mer kompakt och ge betydande ström (det vill säga mer kraft). Men det är nödvändigt att designa en enhet med plattformade litiumbatterier, vilket innebär att batteriet kommer att ha en smal, specialiserad applikation. Sådana batterier är dyrare än sina motsvarigheter.

För att göra försäljningsmarknaden bredare tillverkar tillverkare battericeller av universella former och standardstorlekar.

Bland litiumbatterier dominerar faktiskt idag versionen 18650. Sådana batterier har en form som liknar de cylindriska fingerbatterier som är bekanta i vardagen. Men 18650-standarden ger specifikt något större dimensioner... Detta undviker förvirring och förhindrar att en sådan strömförsörjning av misstag byts ut i stället för ett konventionellt saltlösningsbatteri. Men detta skulle vara mycket farligt, eftersom litiumbatteriet har två och en halv gånger standardspänningen (3,6 volt mot 1,5 volt för ett saltbatteri).

För en elektrisk skruvmejsel samlas litiumceller sekventiellt in i ett batteri. Detta ökar spänningen som appliceras på motorn, vilket ger den kraft och vridmoment som krävs av verktyget.

Lagringsbatteriet innehåller nödvändigtvis i sin design temperatursensorer och en specialiserad elektronisk enhet - en styrenhet.

Denna krets:

• övervakar enhetligheten i laddningen av enskilda element;
• styr laddningsströmmen;
• tillåter inte överdriven urladdning av element;
• förhindrar överhettning av batteriet.

Batterier av denna typ kallas joniska. Det finns också litiumpolymerceller, detta är en modifiering av litiumjonceller. Deras design är fundamentalt annorlunda endast i materialet och designen av elektrolyten.

• Den största fördelen med litiumbatterier är deras höga elektriska kapacitet. Detta gör att du kan skapa ett lätt och kompakt handverktyg. Å andra sidan, om användaren är redo att arbeta med en tyngre enhet, kommer han att få ett mycket kraftfullt batteri som gör att skruvmejseln kan arbeta under lång tid.
• En annan fördel är möjligheten att fylla litiumbatterier med energi relativt snabbt. En typisk full laddningstid är cirka två timmar, och vissa batterier kan laddas på en halvtimme med en speciell laddare! Denna fördel kan vara en exceptionell anledning till att utrusta en skruvmejsel med ett litiumbatteri.

Litiumbatterier har också vissa specifika nackdelar.

• Det mest märkbara är den betydande minskningen av praktisk kapacitet vid drift i kallt väder. Vid minusgrader måste verktyg utrustade med litiumbatterier värmas upp då och då, och den elektriska kapaciteten är helt återställd.
• Den andra märkbara nackdelen är inte för lång livslängd. Trots tillverkarnas försäkringar tål de bästa proverna, med den mest försiktiga användningen, inte mer än tre till fem år. Inom ett år efter köpet kan ett litiumbatteri av alla vanliga märken, med den mest försiktiga användningen, förlora upp till en tredjedel av sin kapacitet. Efter två år återstår knappt hälften av den ursprungliga kapaciteten. Den genomsnittliga perioden för normal drift är två till tre år.
• Och en annan anmärkningsvärd nackdel: priset på litiumbatterier är mycket högre än kostnaden för nickel-kadmium-batterier, som fortfarande används i stor utsträckning i handhållna elverktyg.

Historiskt sett var de första verkligt massproducerade uppladdningsbara batterierna för handhållna elverktyg nickel-kadmium-batterier. Till ett lågt pris är de ganska kapabla till relativt stora belastningar och har en tillfredsställande elektrisk kapacitet med rimliga dimensioner och vikt. Batterier av denna typ är fortfarande utbredda idag, särskilt inom sektorn för billiga handhållna apparater.

Den största skillnaden mellan litiumbatterier och nickel-kadmiumbatterier är låg vikt med hög elektrisk kapacitet och mycket god lastkapacitet..

Dessutom mycket en viktig skillnad mellan litiumbatterier är en betydligt kortare laddningstid... Detta batteri kan laddas på ett par timmar. Men hela laddningscykeln för nickel-kadmium-batterier tar minst tolv timmar.

Det finns en annan egenhet förknippad med detta: medan litiumbatterier tolererar både lagring och drift i ett ofullständigt laddat tillstånd ganska lugnt, nickel-kadmium har en extremt obehaglig "minneseffekt"... I praktiken innebär detta att för att förlänga livslängden och även för att förhindra snabba kapacitetsbortfall, Nickel-kadmium-batterier ska helst användas tills de är helt urladdade... Efter det, se till att ladda till full kapacitet, vilket tar en betydande tid.

Litiumbatterier har inte denna nackdel.

När det gäller att välja ett batteri för en skruvmejsel, handlar uppgiften om valet av själva den elektriska enheten, som kommer att innehålla ett batteri av en specifik modell.

Betyget för billiga sladdlösa skruvmejslar den här säsongen ser ut så här:

• Makita HP331DZ, 10,8 volt, 1,5 A * h, litium;
• Bosch PSR 1080 LI, 10,8 volt, 1,5 A * h, litium;
• Bort BAB-12-P, 12 volt, 1,3 A*h, nickel;

• "Interskol DA-12ER-01", 12 volt 1,3 A * h, nickel;
• Kolner KCD 12M, 12 volt, 1,3 A * h, nickel.

De bästa professionella modellerna är:

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

De bästa sladdlösa skruvdragarna när det gäller tillförlitlighet:

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

Denna spänning anses vara den professionella branschstandarden för litiumbatterier. Eftersom ett professionellt verktyg är designat för långsiktigt aktivt arbete, och också innebär en extra komfortnivå, är en betydande del av de producerade 18-volts skruvmejselbatterierna helt kompatibla med varandra, och ibland även utbytbara mellan verktyg från olika tillverkare.

Förutom, 10,8 volt och 14,4 volt standarder är utbredda... Det första alternativet finns bara bland de billigaste modellerna. Den andra är traditionellt "mellanbonde" och kan hittas både bland professionella modeller av skruvmejslar och i modeller av mellanklassen (mellanklass).

Men beteckningarna på 220 volt i egenskaperna hos de bästa modellerna kan inte ses, eftersom detta indikerar att skruvmejseln är ansluten med en tråd till ett hushållsuttag.

Ofta har mästaren redan en gammal sladdlös skruvmejsel som passar honom helt. Men enheten är utrustad med föråldrade nickel-kadmium-batterier. Eftersom batteriet fortfarande måste bytas finns en önskan att byta ut det gamla batteriet mot något nyare. Detta kommer inte bara att ge mer bekvämt arbete, utan också eliminera behovet av att leta efter batterier av en föråldrad modell på marknaden.

Det enklaste man tänker på är att montera en strömförsörjning från en elektronisk transformator i ett gammalt batterihus.... Nu kan du använda skruvmejseln genom att ansluta den till hushållsnätet.

14,4 volts modeller kan kopplas till bilbatterier... Efter att ha monterat en förlängningsadapter med terminaler eller en cigarettändaruttag från kroppen på ett gammalt batteri får du en oumbärlig enhet för garage eller arbete "på fältet".

Om vi ​​konverterar ett gammalt batteri till litium kan vi ta hänsyn till att 18650 litiumceller är extremt utbredda på marknaden.Därmed kan vi tillverka skruvmejselbatterier baserade på lättillgängliga delar. Dessutom tillåter förekomsten av 18650-standarden dig att välja batterier från vilken tillverkare som helst.

Det kommer inte att vara svårt att öppna höljet till ett gammalt batteri och ta bort den gamla fyllningen från den. Det är viktigt att inte glömma att markera kontakten på höljet som "plus" av den gamla batterienheten tidigare var ansluten till..

Beroende på spänningen som det gamla batteriet designades för är det nödvändigt att välja antalet litiumceller kopplade i serie. Standardspänningen för en litiumcell är exakt tre gånger den för en nickelcell (3,6 V istället för 1,2 V). Således ersätter varje litium tre nickel kopplade i serie.

Genom att tillhandahålla konstruktionen av batteriet, i vilket tre litiumceller är anslutna efter varandra, är det möjligt att få ett batteri med en spänning på 10,8 volt. Bland nickelbatterier finns dessa, men inte ofta. När fyra litiumceller kopplas till en krans får vi redan 14,4 volt.Detta kommer att ersätta nickelbatteriet med båda 12 volt.och 14,4 volt är mycket vanliga standarder för nickel-kadmium- och nickel-metallhydridbatterier. Allt beror på den specifika modellen av skruvmejseln.

Efter att man kunde fastställa antalet på varandra följande etapper kommer det troligen att visa sig att det fortfarande finns lediga utrymmen i den gamla byggnaden. Detta gör att två celler kan kopplas parallellt i varje steg, vilket kommer att fördubbla batterikapaciteten. Nickeltejp används för att koppla litiumbatterier till varandra i produktionen.... Delar av tejpen är anslutna till varandra och till litiumelement genom motståndssvetsning. Men i vardagen är lödning ganska acceptabelt.

Lödning av litiumceller bör göras med stor försiktighet. Fogen ska rengöras noggrant innan och ett bra flussmedel ska appliceras. Förtenning sker mycket snabbt, med en väl uppvärmd lödkolv med tillräckligt hög effekt.

Själva lödningen görs genom att snabbt och säkert värma upp platsen där tråden är ansluten till litiumcellen. För att undvika farlig överhettning av elementet bör lödtiden inte överstiga tre till fem sekunder.

Det är bra att det nu finns färdiga elektroniska styr- och balanseringsmoduler till rea till ganska låga priser. Det räcker med att välja en lösning som passar just ditt fall. I grund och botten skiljer sig dessa kontroller i antalet seriekopplade "steg", vars spänning är föremål för utjämning (balansering). Dessutom skiljer de sig i sin tillåtna belastningsström och temperaturkontrollmetod.

I alla fall, det går inte längre att ladda ett hemmagjort litiumbatteri med en gammal nickelbatteriladdare... De har fundamentalt olika laddningsalgoritmer och styrspänningar. Du behöver en dedikerad laddare.

Litiumbatterier är ganska kräsna när det gäller laddarspecifikationer. Sådana batterier kan laddas ganska snabbt med en betydande ström, men för hög laddningsström leder till allvarlig uppvärmnings- och brandrisk.

Man bör också komma ihåg att när celler är seriekopplade i ett batteri, är litiumkällor mycket benägna att ojämn laddning av enskilda celler. Detta leder till att det inte går att ladda batteriet till sin fulla kapacitet, och elementet, som regelbundet arbetar i underladdat läge, slits helt enkelt ut snabbare. Därför är laddare vanligtvis byggda enligt "charge balancer"-schemat.

Lyckligtvis har alla moderna fabrikstillverkade litiumbatterier (förutom rena förfalskningar) inbyggda skydds- och balanseringskretsar. Laddaren för dessa batterier måste dock vara specialiserad.

Det som är bra med litiumbatterier är att de inte är alltför krävande för lagringsförhållanden. De kan förvaras, oavsett om de är laddade eller urladdade, vid nästan vilken rimlig temperatur som helst. Om det bara inte var för kallt. Temperaturer under 25 minusgrader är dödliga för de flesta typer av litiumbatterier. Tja, och över 65 graders värme är det också bättre att inte överhettas.

Men när du förvarar litiumbatterier, se till att ta hänsyn till den mycket höga brandrisken.

Rätt förvaringsförhållanden är när batteriet är minst 50 % laddat och rumstemperaturen är från 0 till +40 grader. Samtidigt är det lämpligt att spara batterierna från fukt, inklusive i form av dropp (dagg).

Du kommer att ta reda på vilket batteri som är bättre för en skruvmejsel i nästa video.