Не заряжается литий ионный аккумулятор шуруповерта

Аккумуляторный шуруповерт, может всегда пригодиться в хозяйстве, но со временем источник его энергии вдруг отказывается работать. Покупать новый шуруповерт накладно. Его цена примерно на 70% состоит из стоимости аккумулятора. А так как модели часто меняются, найти новую батарею именно под данный инструмент довольно трудно. Поэтому и возникает вопрос – что делать дальше. Покупать шуруповерт или искать аналогичную батарею? Но эту проблему можно решить, отремонтировав аккумулятор своими силами, продлив срок его службы еще на несколько лет.

Реанимируем аккумулятор DCB 145

Литиевые аккумуляторы находят всё большее применение в быту. В настоящее время они всё чаще встречаются в качестве сменных аккумуляторов для шуруповёртов и другого электроинструмента. Несмотря на свои достоинства, литиевые аккумуляторы также не лишены недостатков.

Так, после 1,5 года эксплуатации аккумуляторы от шуруповёрта DeWalt стали быстро разряжаться, работать стало невозможно. Аккумуляторы заряжались максимум до 14,4 вольт, хотя для этого использовалось штатное зарядное устройство DCB-107. Кроме этого, зарядка происходила очень быстро, вместо положенных 60 минут, от силы минут 15.

Прежде чем рассказывать о том, как удалось решить данную проблему, мне бы хотелось познакомить читателя с устройством литиевого аккумулятора от шуруповёрта.

Вот так выглядит штатный аккумулятор DeWalt DCB-145.

Чтобы вскрыть такой аккумулятор потребуется шестигранная отвёртка типа TORX. Аккумуляторная батарея состоит из 4 литиевых (Li-ion) «банок» SAMSUNG SDI INR18650-13B ёмкостью 1300 mA/h каждая. Все четыре «банки» установлены в пластиковый бокс и соединены последовательно при помощи токоведущих пластин. Пластины приварены к контактам аккумуляторов точечной сваркой. Видно, что это качественная заводская сборка.

Не советую разделять «банки» составного аккумулятора, перекусывая соединительные токоведущие пластины. Я так сделал и пожалел. Далее я расскажу, почему этого делать не стоит.

Сами аккумуляторы SAMSUNG SDI INR18650-13B не имеют встроенного контроллера заряда/разряда. К сожалению, найти документацию на аккумуляторы конкретно этой модели (с индексом 13B) мне не удалось. Но, судя по параметрам аккумуляторов данной линейки, максимальный непрерывный ток разряда (Max Continuous Discharge Current) может быть от 18 (INR18650-13L) до 23 (INR18650-13M) ампер! Не удивительно, что в них нет встроенного контроллера.

Также в корпусе батареи установлен 5-ти контактный разъём и небольшая печатная плата.

Многоконтактный разъём необходим для того, чтобы при заряде была возможность контролировать заряд каждого из четырёх аккумуляторов INR18650-13B отдельно. Как известно, напряжение более 4,1

4,2V для литиевых аккумуляторов опасно и может привести к повреждению или даже возгоранию. Поэтому зарядное устройство выравнивает (балансирует) ток через каждую «банку» составной батареи так, чтобы напряжение на каждой из них не превышало 4,1V.

Также на печатной плате установлен датчик температуры, который прилегает к одной из литиевых «банок».

Благодаря датчику штатная зарядка DeWalt DCB-107 измеряет температуру аккумулятора и отключает режим заряда в том случае, если батарея перегрета или имеет температуру ниже +4 0 С. Кроме термодатчика на плате смонтирована какая-то схема, но она залита герметиком.

Такая аккумуляторная сборка называется «Pack for Power Tool«, то есть «Пакет» или аккумуляторная сборка для электроинструмента. Вот так она выглядит.

Крупные компания вроде Samsung поставляют такие вот сборки для производителей силового электроинструмента под заказ. Возможно, поэтому мне и не удалось найти точные характеристики под аккумуляторы INR18650-13B.

С устройством Li-ion аккумулятора для электроинструмента мы ознакомились. Вернёмся к нашим «дохлым» аккумуляторам.

Перед тем, как аккумуляторы «сдохли» их очень сильно разрядили. Пользовались шуруповёртом до тех пор, пока аккумулятор не разрядился, а затем, сделав передышку, поработали им ещё некоторое время. После этого аккумуляторы и стали плохо заряжаться, и не держали ёмкость.

После замера напряжения на каждой «банке» АКБ выяснилось, что 3 «банки» из 4 заряжены не польностью — до 3,5 вольт. Лишь одна зарядилась до необходимых 4,1 вольт (для Li-ion).

Если сложить напряжение всех банок, то получим как раз те самые 14,4V. Напомню, что штатное зарядное устройство очень быстро заряжало аккумулятор и отключалось.

Первое, что пришло на ум, это заменить те литиевые «банки», которые заряжались не полностью. Но, поиск оригинальных INR18650-13B не дал результатов. Возможно из-за того, что такие сборки поставляются только под заказ и в розницу не поступают. Да и стоимость четырёх новых аккумуляторов, например, INR18650-22R практически равнялась цене одной АКБ DeWalt DCB-145. Поэтому от замены аккумуляторов я решил на тот момент отказаться.

Как проверить на исправность зарядное устройства

Самый первый метод диагностики – визуальный осмотр. Так можно определить механические повреждения корпуса, сетевого шнура, а также окисление и коррозию контактов. Если все в порядке, зарядное устройство надо включить в сеть 220 вольт. Практически все блоки оснащены индикаторами наличия питающего напряжения, которые светятся даже без установленной батареи.

Если реакция в виде свечения лампочки после включения в сеть отсутствует, а напряжение в розетке заведомо есть, надо исключить перегорание индицирующего светодиода. Для этого придется замерить постоянное напряжение на выходе зарядного устройства.

Если его нет, надо проверить, приходит ли 220 вольт на входные клеммы зарядного устройства. Если шнур съемный, то его можно прозвонить мультиметром на целостность. Если нет – придется открыть корпус ЗУ и прозвонить от вилки до точек соединения с платой зарядника.

Эту операцию надо производить, отключив сетевой шнур из розетки 220 вольт.

Если напряжение сети на плате присутствует, то есть основания предполагать выход из строя схемы управления зарядника.

Быстро садится аккумулятор на шуруповерте

Проблема с быстрым саморазрядом батареи встречается довольно часто. Она заключается в быстрой зарядке, которая происходит за минут 20 и такой же непродолжительной работе.

Данная ситуация может стать следствием неправильной работы термодатчика, находящегося в съемной батарее. Этот термодатчик может быть не так установлен изначально. Необходимо вернуть его по месту покупки.

Если аккумулятор стал быстро разряжаться после продолжительного бесперебойного использования, что могло случиться после падения, нужно взяться за его ремонт.

Разборка корпусной части автономного блока питания

После того как вы убедились, что несколько проведенных циклов глубокого заряда/разряда батареи не дали положительного результата, и ваша батарея все так же быстро разряжается в процессе работы, следуйте поэтапному сценарию действий. В качестве примера возьмем аккумулятор для шуруповерта «Макита».

• Прежде чем приступить к непосредственному процессу разборки, зарядите устройство.
• Чтобы получить доступ к емкостным элементам АКБ, необходимо выкрутить несколько фиксирующих винтов.
• В некоторых случаях требуется аккуратно взломать корпус в местах соединения конструкционных деталей.

Внимание: при реализации последнего варианта демонтажа не применяйте излишнюю физическую силу, так как можно деформировать корпусной пластик АКБ. Помните: после «реставрационных» работ контейнер должен надежно садиться на место.

Не заряжается аккумулятор

Шуруповерт после продолжительного пользования, бывает, выходит из строя. Его рабочий элемент может перестать заряжаться, что приведет к невозможности выполнения функциональных способностей инструмента, инструмент, грубо говоря, «умрет».

Для того чтобы продлить жизнь инструменту, чтобы не пришлось убрать его из зоны видимости, можно попробовать поочередно три метода. Каждый последующий считается более сложным и затратным. Они заключаются в:

• восстановлении и увеличении емкости после обратимой ее потери (эффект памяти);
• добавлении дистиллированной воды в электролит;
• замене некоторых или всех блоков батареи.

Вместо послесловия

Российский аккумулятор для шуруповерта «Интерскол» по качеству не уступает брендовым аналогам. Однако стоимость отечественного АКБ, без преувеличения, щадящая. Для тех, кто не уверен в своих способностях, кому «легче» приобрести новую батарею, нежели восстановить старую, — это вариант. Тем не менее в случае, когда конструкционная часть энергетического контейнера имеет эксклюзивные формы (пазы, фиксаторы и специфические изгибы), все же придется посвятить несколько минут своего драгоценного времени техническому творчеству. Поскольку может понадобиться перепаковать АКБ в «родной» корпус. Ну, а как зарядить аккумулятор шуруповерта и что нужно предпринять, когда АКБ не заряжается по причине долгого простоя в разряженном состоянии, вы уже знаете. Эффективных вам методов восстановления и не забывайте о безопасности – своей и окружающих!

Срок службы аккумулятора для шуруповерта

Батарея может служить около трех-четырех лет при правильной ее эксплуатации и хранении. На практике этот срок порой уменьшается до двух лет. Менять постоянно инструмент очень дорого, поэтому лучше выбрать сразу оптимальный вариант для тех или иных целей.

Существуют 3 разных вида аккумуляторов:

1. Никель-кадмиевые. Самые доступные по цене, но недолговечные, особенно при частой работе в холодных погодных условиях.
2. Никель-металл-гидридные. Небольшое устройство, не отличающееся продолжительным сроком эксплуатации.
3. Литий-ионные. Самые востребованные, долго способны не разряжаться, но имеют более высокую стоимость, чем вышеперечисленные варианты.

Независимо от типа батареи, срок их службы зависит от количества использованных зарядов и способов хранения. То есть, чем больше работает инструмент, тем быстрее он разряжается. При этом «простой» в работе негативно влияет на срок использования, особенно если хранить инструмент в состоянии, когда он сел.

Виды батарей

Для хранения электрической энергии могут использоваться различные типы аккумуляторов, каждый со своими особенностями.

Никель-кадмиевые (Ni-Cd)

Популярный вариант, хотя и отличающийся большей токсичностью производства. В бытовом применении безопасен. Главное достоинство этого вида АКБ – низкий саморазряд, что позволяет длительное время хранить неиспользуемый аккумулятор.

Дополнительны аргументы в пользу никель-кадмиевой батареи:

1. достаточно компактная при приличной емкости, за счет этого хорошо подходит для автономного инструмента;
2. недорогая, поэтому употребляется в любительском сегменте;
3. хорошо переносит температуры ниже нуля, можно работать и в зимний период;
4. дает порядка 100-900 циклов заряда при соблюдении инструкций по использованию;
5. можно длительное время хранить в разряженном виде.

Наряду с этим есть заметный недостаток – подвержены влиянию «эффекта памяти». Если батарею начать заряжать до того, как она сядет, при последующем использовании она будет эффективно отдавать ток лишь до уровня, с которого её заряжали в прошлый раз.

Ni-Mh

Более современная модификация, которая была призвана устранить недостатки Ni-Cd батарей, в частности, производство никель-металлгидридных АКБ менее опасно для окружающей среды. Но главное – заметно снижено влияние «эффекта памяти», поэтому они могут подзаряжаться без полного разряда. Правда, одновременно вырос и саморазряд. Чтобы батарея не вышла из строя, ее требуется регулярно заряжать. Такие АКБ хранят только заряженными.

Li-Ion

Мощнее, и компактнее. По емкости обходят и первый, и второй типы, что в паре с хорошей переносимостью высоких нагрузок делает их идеальным вариантом для высокомощного инструмента.

«Эффект памяти» для литий-ионных моделей почти отсутствует: он в принципе есть, но на уровне долей процента и на практике не влияет на эксплуатацию. Саморазряд также невысок, а срок службы большой.

Однако они также требуют более бережного обращения. При неправильном использовании (например, нарушена целостность корпуса) огнеопасны, вплоть до взрывного возгорания. Li-Ion нельзя перезаряжать сверх меры. Чтобы этого избежать, они снабжаются контроллерами, которые постоянно отслеживают уровень заряда.

Такие АКБ следует беречь от мороза. Также при глубоком разряде может катастрофически упасть емкость, и восстановить её уже не получится. Поэтому хранить их следует в холодильнике, но при температуре выше 0!, заряженными примерно на 40% от емкости. Если проверка через 1-2 месяца выявит падение напряжения ниже 1 вольта, нужно зарядить батарею заново.

Как восстановить аккумулятор шуруповерта в домашних условиях

Можно ли реанимировать все виды батарей? Лучше ремонту поддаются никель-кадмиевые блоки, которые имеются почти во всех современных шуруповертах.

Для процесса восстановления необходимо понимать основы электричества. То есть, иметь школьные знания о работе аккумуляторных батарей.

Для работы понадобятся инструменты и материалы:

• отвертка;
• тестер;
• паяльник;
• олово (с малокоррозийным флюсом).

Для реанимации аккумулятора потребуется донор. В комплектации шуруповерта он может быть в наличии, или нужно найти его самостоятельно, например, вынув из другого старого устройства.

Для начала проведения операции необходимо произвести полную зарядку (около 6 часов) обеих батарей, раскачать её. После этого снять с восстановляемой части пластмассовую крышку при помощи отвертки. Производить эту процедуру нужно аккуратно, чтобы не повредить фиксаторы. В противном случае для последующей сборки потребуется клей, наподобие «Момента».

Восстановление никель-кадмиевых аккумуляторов для шуруповертов

Устройство ni cd аккумуляторов изготавливается по одной технологии, поэтому любую батарею можно сделать донором этого типа.

Такие устройства представляют собой отдельные компоненты – блоки, с номинальным напряжением 1,2 В и энергоемкостью 1200–1500 МА/ч. Они встречаются в шуруповертах фирмы Интерскол. Каждый блок влияет на мощность, то есть при ее значении в 12 В, количество блоков составляет 10 штук, 14,4 В – 12 и т. п. После смены акб мощность может упасть на первое время работы, но затем все восстановится.

Возможные причины «смерти » литий-ионной АКБ

В процессе своего использования литий-ионные батареи постепенно утрачивают способность держать заряд. Большое количество циклов заряда-разряда и продолжительное влияние повышенных температур приводит к нарушениям в перемещениях ионов лития и дальнейшей смерти батареи. Также причиной того, что аккумулятор Li-Ion не заряжается, может стать проблема коррозии проводников тока. Поврежденный коррозией металл неспособен полноценно перемещать электроны.

Причиной возникновения коррозии в АКБ обычно становится взаимодействие электродов с электролитом. Графит уже с 1-й зарядки АКБ взаимодействует с электролитом. Вследствие такого взаимодействия формируется пористый слой, оберегающий анод от последующих воздействий. Он эффективен в нормальном температурном режиме, но при повышенных значениях температуры и чрезмерном разряде накопителя частично растворяется в электролите. При возобновлении нормальных условий создается новый защитный слой, но на этот процесс тратится литий. В итоге, батарею приходится заряжать все чаще.

Если же слой, защищающий графитовый анод, сильно утолщается, он препятствует свободному перемещению ионов лития. В итоге снижается емкость АКБ. Поэтому при использовании литий-ионных аккумуляторов очень важно избегать критического разряда и экстремальных температур. Если же пренебрегать этими требованиями, очень скоро можно задаться вопросом – почему же литий ионный аккумулятор не заряжается?

Правила зарядки Li-Ion аккумуляторов

Заряжаются такие накопители в комбинированном режиме: сначала около 40 минут при неизменном токе (из промежутка 0,2С – 1С) до значения напряжения 4,1–4,2 В (руководствуясь рекомендациями производителя), а затем при неизменном напряжении. Второй этап зарядки длится дольше. Быстрее можно зарядить АКБ при импульсном режиме. Длительность заряда при использовании тока 1С – 2–3 часа. Батарея считается заряженной, когда напряжение достигает значения напряжения отсечки, а ток заряда падает примерно до 3% от исходного значения.

Литий-ионные батареи боятся перезаряда при превышении зарядного напряжения сокращается ресурс аккумулятора, а также возникает риск теплового разгона, увеличения давления и разгерметизации АКБ.

Для безопасной работы таких накопителей используются платы BMS, не допускающие повышения зарядного напряжения выше критического значения. Дополнительно элемент защиты завершает заряд при нагреве АКБ до 90 С. Также причиной того, что Li-Ion не заряжается, может стать срабатывание защитного клапана в элементе из-за увеличения давления внутри его корпуса.

О том, какие литий-ионные батареи лучше в эксплуатации, читайте в нашем предыдущем материале.