Литий ионные аккумуляторы для ремонта батареи

Как восстановить литиевый аккумулятор от шуруповёрта DeWalt?

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.

И, тут в голову пришла дельная мысль, а она как всегда, запаздывает. Что, если штатная зарядка не смогла правильно отбалансировать составную литиевую АКБ после глубокого разряда? То есть штатная ДеВольт’овская зарядка заряжала одну «банку» до необходимых 4,1V и отключалась. При этом оставшиеся 3 литиевые «банки» заряжались не полностью, а всего лишь до 3,5V.

Было решено проверить штатное зарядное устройство DCB-107 на предмет наличия какой бы то ни было неисправности, но оно оказалось исправно. Да и новые аккумуляторы зарядка заряжала прекрасно.

Таким образом, я пришёл к выводу, что штатное зарядное устройство не смогло правильно отбалансировать составную литиевую батарею после глубокой разрядки.

Было решено разрядить/зарядить каждую литиевую банку 18650 отдельно с помощью стороннего зарядного устройства. Для этого использовалась зарядное устройство Turnigy Accucell 6 (аналог IMAX B6), о котором я уже рассказывал.

Разряжал каждую банку 18650 до 3V током 0,3А. Затем заряжал до 4,1V током 0,5А. Далее снова разряжал с целью определить, сколько же тока заливается в каждую конкретную «банку». Это необходимо для того, чтобы оценить их ёмкость. Как выяснилось, аккумуляторы исправны и в каждую из них было «залито» от 1164 до 1186 mA. Что не так далеко от заявленной ёмкости в 1300 mA/h. Таким образом я убедился, что аккумуляторы исправны, и заменять их не стоит.

После теста (заряда-разряда) каждого аккумулятора меряем напряжение на каждой литиевой «банке». Оно должно быть в пределах 3,1

3,3V на каждой. Таким образом составной аккумулятор будет разряжен до 12,4

Затем я собрал все «банки» в бокс, припаял плату с разъёмом и установил в корпус. Поставил полностью разряженный аккумулятор DeWalt DCB-145 уже в штатную ДеВольт’овскую зарядку и засёк время начала процесса зарядки. Как я и ожидал, спустя 1 час (60 минут, как и указано в инструкции) зарядка была завершена.

В качестве «контрольного выстрела» замерил напряжение на клеммах B+ и B-. Оно составило 16,4V, как и положено для полностью заряженной АКБ.

Таким образом удалось восстановить два аккумулятора DeWalt DCB-145 и избежать пустой траты денег на покупку новых аккумуляторов, суммарная стоимость которых практически равна стоимости недорогого шуруповёрта.

Теперь расскажу о «граблях», на которые наступил.

Внимание! Сборку надо производить очень аккуратно и не допускать короткого замыкания между выводами «банок» и тех выводов, которые идут на балансировочный разъём. Если замкнёте что пассатижами или пинцетом, то фейерверк из искр обеспечен! Я в этом убедился на практике. Токи такие, что провод сечением 0,5 мм. плавятся так, будто это тончайший проводок плавкого предохранителя.

Также категорически не советую разделять литиевые банки, разрезая или перекусывая соединительные токоведущие пластины, которые приварены сваркой.

Во-первых, в этом нет необходимости. Зарядить каждую «банку» можно просто подключаясь выводами зарядного устройства к полюсам нужного аккумулятора. Единственное, что может потребоваться, так это отпаять выводы балансировочного разъёма и временно снять сам разъём со сборки.

Во-вторых, можно повредить изоляцию литиевых аккумуляторов и из-за этого замкнуть их.

В третьих, после того, как литиевые «банки» будут протестированы, встанет вопрос о соединении их вместе. И даже если пластины удастся спаять между собой, то поместить такую сборку обратно в корпус будет весьма трудоёмкой задачей. Корпус аккумулятора очень плотно подогнан под габариты сборки.

Где купить литиевые аккумуляторы для замены неисправных?

Ну, и напоследок, затрону тему замены литиевых аккумуляторов. Если случилось так, что аккумуляторы в вашем шуруповёрте пришли в негодность и их надо заменить, то на данный момент не составляет труда найти им достойную замену. Например, на АлиЭкспресс можно найти литиевые аккумуляторы от Samsung, LG, Sanyo, Panasonic, Sony.

Для апгрейда своего 12V шуруповёрта с никель-кадмиевым аккумулятором, я приобрёл аккумуляторы Samsung INR18650-25RM.

Покупал в хорошо знакомом многим и проверенном магазине LiitoKala. Судя по всему, аккумуляторы оригинальные. Во всяком случае, разницы в весе, ёмкости, качестве изготовления я не заметил. Продавец прямым текстом пишет, что аккумуляторы оригинальные, но, «светить» бренд Samsung они, видимо, не имеют права. Поэтому на всех аккумуляторах маркировка Samsung заклеена фирменной наклейкой магазина.

Переделка удалась. С платами защиты и заряда я заморачиваться не стал, просто вывел наружу силовые проводники, а также провода под балансировочный разъём. Заряжаю всё напрямую от универсальной зарядки Turnigy Accucell 6. Делал всё на быструю руку, так как лето было на исходе.

Под замену никелевых (NiCd, NiMh) аккумуляторов на литий лучше брать те, что с приваренными «лепестками». Так будет легче спаять составную батарею.

Стоит отметить, что аккумуляторы INR18650-25RM как раз-таки и используются в тех самых «Pack for Power Tool» для электроинструмента. Перед покупкой советую погуглить даташит на аккумулятор (например, так: «samsung inr18650-25rm datasheet»). В нём указано всё, что необходимо знать: типовой ток заряда и разряда, назначение (инструмент, игрушки), графики потери ёмкости после нескольких циклов и много чего ещё.

Источник

Способы восстановления литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы — разновидность самых долговечных и надежных источников питания, которые помогают нам буквально везде: в нотбуках, смартфонах, планшетах и другой бытовой технике, необходимой нам ежедневно. Срок службы таких батарей гораздо дольше, чем у их предшественников — никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аналогов. Однако рано или поздно может возникнуть ситуация, когда и литий-ионные АКБ тоже могут потерять былую емкость. В связи с этим, возникает вопрос, возможно ли восстановление литий-ионных аккумуляторов. Особенно актуален ответ на него в том случае, когда по той или иной причине в ближайшее время замену на новые осуществить невозможно.

Особенности литий-ионных аккумуляторов

Прежде чем переходить к разговору о том, возможно ли восстановить такой тип батарей, следует ознакомиться с определенными особенностями их внутреннего устройства. Как и любая АКБ, Li ion аккумулятор превращает химическую энергию в электрическую, благодаря чему становится возможной подача тока для работы того или иного бытового устройства.

Кроме электролита любая литий-ионная батарея снабжена специальной защитной платой, главная задача которой — контролировать уровень нагрева АБК и циклы заряда-разряда. Если батарея перегрелась, контроллер автоматически прекратит ее работу. Также, если напряжен ие внутри неиспользуемого Ion аккумулятора 18650 упадет ниже 2,7 вольт, система сработает так, что АКБ прекратит свое функционирование.

Такая защитная плата установлена внутри литий-ионных батарей по причине их высокой взрывоопасности. Если батарейки использовать правильно, то никаких неприятных вещей не произойдет, потому что технически они рассчитаны на большое количество «заряд-разрядных» циклов. Следует иметь в виду, что если литиевую батарею долго не использовать, после глубокого разряда восстанавливать ее будет довольно проблематично : в таких случаях, она сама по себе разряжается через два-три года.

Восстановление литий-ионных аккумуляторов можно попытаться сделать, но долго они после этого проработать не смогут. Однако любителям электроники известны довольно интересные способы «реанимирования» таких аккумуляторов, несмотря на проблематичность самого процесса — хотя бы по причине установленной внутри защитной платы, с которой так и так придется столкнуться, если появится желание ненадолго «поднять» емкость литий-ионной АКБ.

Почему контроллер блокирует работу литиевых батарей

Одна из причин — короткое замыкание, которое возникает при превышении допустимых потенциалов тока внутри АКБ. Защитная плата разрывает электрическую цепь и не восстановит ее до момента устранения КЗ. Для того чтобы разблокировать батарею, в данном случае, бывает достаточно ее подсоединения к заряднику.

Также система защиты срабатывает в том случае, если в аккумуляторе произошел глубокий разряд. Если разряд глубокий, но некритичный, зарядное устройство также может спасти батарейку. Но если она разрядилась до определенного предела, система защиты просто не даст ей «включиться» в работу — в целях обеспечения безопасности. Химические процессы внутри нее могут протекать весьма опасным способом — с образованием внутри металлических литиевых кристаллов. Кристаллы образуют взрывоопасный контакт между плюсовым и минусовым полюсом АКБ, и, если на такую батарейку подать напряжение, может произойти взрыв, который и предотвращает система защиты.

Методы восстановления литий-ионных аккумуляторов

Безусловно, наилучшим решением будет не противоречить контроллеру батареи, а утилизировать старый источник питания и заменить его новым. Однако, если восстановление 18650, либо другого литий-ионного аккумулятора является принципиальным и важным вопросом именно в данный момент, можно попробовать это сделать.

Способ №1

Первый, самый легкий и доступный способ — это поместить батарею в морозилку холодильника. Конечно, он вызывает улыбку, потому что выглядит забавно. Но некоторые любители электроники утверждают, что попробовать стоит. В некоторых случаях, он срабатывает, и контроллер перестает блокировать работу аккумулятора. Может быть, это вызвано резкой сменой температурного режима, но факт остается фактом: известны случаи временного «запуска» батареек именно таким способом.

Алгоритм действий здесь рекомендуют такой:

• положить батарею в морозильную камеру холодильника ;
• оставить ее там на 30-40 минут ;
• извлечь АКБ из морозилки и сразу подключить к ней зарядное устройство ;
• заряжать ее минуты две-три ;
• отсоединить зарядное устройство ;
• пусть батарея разогреется до комнатного уровня температуры ;
• продолжить зарядку .

Способ №2

Если восстановление Li-Ion аккумулятора не увенчалось успехом ни после простой зарядки, ни после манипуляций с морозильной камерой и зарядным устройством, больше ничего не остается, как попытаться вскрыть батарейку и отсоединить от нее защитную плату .

Делается это так (при подобных действиях соблюдайте максимальную осторожность):

• Измерьте напряжение на контактах батареи с помощью тестера . Если оно нулевое, следуйте дальше.
• Осторожно отсоедините систему защиты в виде платы .
• Снова замерьте показатели напряжения на выходах АКБ . Оно должно стать выше, примерно 2-2,5 В, но не больше.
• Возьмите зарядное устройство с возможностью регулирования показателей тока .
• Подключите устройство к АКБ (уже без защиты).
• Установите ток до 100 мА и напряжение 4,2 В .
• Начните процесс зарядки . Если U начнет повышаться — хорошо, значит батарея еще жива. Но следите за процессом тщательно.
• Контролируйте напряжение — оно должно быть не больше 3-3,2 В.
• Заряжайте батарею таким образом не больше 10-15 минут .
• В случае, если батарея начнет сильно нагреваться, немедленно прекращайте зарядку .
• Если же все пойдет благополучно, и батарея наберет нужные показатели тока и напряжения, заряжайте ее, как обычно. Но обязательно верните перед этим защитную плату на место .

Конечно, можно гордиться тем, что батарейку удалось хотя бы ненадолго вернуть к жизни. Однако такому восстановлению подлежат далеко не все АКБ. Перед тем, как осуществлять какие-либо действия, никогда не помешает просто взглянуть на дату выпуска батарейки. Если ей три-четыре года, не мучайтесь и выбросите ее. Чем больше литий-ионный аккумулятор пробыл в бездействии, тем опаснее может быть его разборка и разогрев при подключении к нему зарядного устройства.

Помните о том, что таким способом надолго оживить аккумулятор все равно не удастся. Возможно, он поработает еще некоторое время, но стоит как можно скорее позаботиться о приобретении новых литий-ионных батареек, чтобы спокойно пользоваться ими и не экспериментировать с опасным химическим составом вышедших их строя старых литиевых элементов питания.

Источник