Ремонт батарей шуруповерта литий

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

Ремонт аккумулятора шуруповерта своими руками

На сегодняшний день практически каждый хороший хозяин имеет на своем «вооружении» в кладовой или в гараже универсальный инструмент для сборки мебели, ремонта автомобиля и прочей техники – шуруповерт. В отличие от электроинструмента с традиционным шнуром питания, он оснащен мощным аккумулятором и не требует подключения к электросети. Зачастую стоимость новой АКБ может составлять до 70% всего прибора и, порой, многие задумываются о целесообразности приобретения нового элемента питания. Отличным выходом из подобной ситуации станет ремонт аккумулятора шуруповерта своими руками, что поможет существенно сократить затраты.

Типовая конструкция АКБ

Вне зависимости от производителя и модели батарея шуруповерта представляет собой пластиковый корпус, в который помещено несколько элементов питания.

Соединенные банки аккумулятора шуруповерта

Количество банок в оболочке может варьироваться от нескольких и до десятка штук. Соединенные последовательно, выводы первого и последнего аккумулятора замыкаются, обеспечивая при этом подключение к ЗУ. Питающее напряжение в бытовых устройствах составляет от 9 до 18В. В некоторых профессиональных приборах значение ЭДС может доходить до 36В, что непременно сказывается на длительности автономной работы.

Кроме банок в корпусе АКБ может находиться датчик температуры и термопрерыватель, служащие для размыкания цепи при возможном перегреве прибора. Любая аккумуляторная литий-ионная (Li-Ion) батарея шуруповерта оснащена специальным контроллером, который обеспечивает оптимальный разряд и работу элементов питания под нагрузкой.

Виды батарей шуруповерта

В настоящее время наиболее популярными и востребованными производителями шуруповертов являются следующие типы:

Никель-кадмиевые батареи (NiCd).

Никель-кадмиевый элемент АКБ шуруповерта

Катодом данного элемента является гидрат никеля с графитовым порошком и электролитом. В качестве анода выступает гидрат закиси кадмия Cd (OH)₂. Электродвижущая сила (ЭДС) АКБ составляет порядка 1.37В. В зависимости от качества применяемых материалов и технологии производства срок эксплуатации никель-кадмиевого аккумулятора шуруповерта составляет около 15-25 лет при среднем количестве циклов заряда-разряда 600 раз.

К преимуществам NiCd – батарей можно отнести:

— долговечность. При грамотной эксплуатации период нормальной работы АКБ может составить 25 лет;

— эксплуатация при невысоких температурах. Благодаря своим химическим свойствам заряд элемента питания этого рода практически не меняется с понижением температуры, что дает возможность его использования в условиях сурового климата нашей страны;

— неприхотливость в работе;

— возможность хранения в состоянии разрядки. В отличие от батарей другого вида, никель-кадмиевые АКБ шуруповерта могут длительное время храниться в разряженном состоянии без снижения своих свойств;

— большое количество циклов зарядки-разрядки.

Недостатками никель-кадмиевых АКБ считаются:

— эффект памяти. При неполной разрядке элемент батареи может «запомнить» минимальный уровень заряда и при последующем подключении к ЗУ наполнится энергией только до этого уровня;

— высокий удельный вес. При одинаковых габаритах масса аккумулятора на основе гидрата никеля и закиси кадмия будет существенно больше;

— проблемы с утилизацией. Высокая токсичность наполнения зачастую вызывает проблемы с утилизацией.

Никель-металлогидридные АКБ (NiMH).

Никель-металлогидридная банка шуруповерта

Являются яркими представителями щелочных батарей, входят в группу источников питания химического типа. Катодом выступает оксид никеля (NiO), а в качестве анода – водородный металлогидридный электрод. Начальная ЭДС аккумулятора этого рода составляет 8.4В, но со временем оно понижается до 7.2В. По сравнению с никель-кадмиевыми NiMH-батареи имеются на 20% больше емкости при среднем количестве циклов разряда-заряда 250 раз.

Преимущества NiMH источников питания:

— высокая емкость при сравнительно небольшом весе и габаритах;

— отсутствие эффекта памяти. Можно не до конца заряжать батарею и при последующих подключениях к ЗУ в элементе питания будет восстанавливаться максимальная емкость с полной разрядкой при эксплуатации;

— экологическая безопасность. Наполнители никель металлогидридных батарей шуруповерта не опасны для окружающей среды и человека, а потому не требуют специальной утилизации;

— устойчивостью к повреждениям. При сильных ударах банки NiMH-батареи не разрушаются и способны работать в прежнем режиме.

Недостатки никель-металлогидридных аккумуляторов:

— высокий уровень саморазряда. При длительном хранении батарея сильно разряжается и требует подключения к ЗУ. Для продления срока эксплуатации элемента питания необходима его полная разрядка и повторная зарядка;

— малое количество циклов заряда. В отличие от никель-кадмиевых аккумуляторов, количество циклов разряда-заряда у никель-металлогидридных АКБ составляет всего 250-500 раз;

— «непереносимость» высоких температур. При повышении столбика термометра до 25 градусов Цельсия со временем элемент питания теряет свойства.

Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion).

Литий-ионный источник питания шуруповерта

Батареи этого типа широко распространены в бытовой электронике и накопительных энергетических системах и представляют собой разделенные пористым сепаратором катод на алюминиевой и анод на медной фольге. Носителем заряда в подобном АКБ является заряженный ион лития, способный внедряться в кристаллическую решетку иных материалов (окислы, графит и т.д.). Номинальное напряжение составляет 3.7В, а максимальное порядка 4.3В. При постепенном разряжении ЭДС падает до 2.5-3.0 Вольта в зависимости от емкости конкретной модели АКБ шуруповерта.

Преимущества литий-ионных батарей шуруповерта:

— возможность подзарядки практически на любой стадии разряжения без негативных последствий в дальнейшем;

— полное отсутствие присущего никель-кадмиевым АКБ «эффекта памяти»;

— отсутствие небезопасных химических элементов;

— длительный срок эксплуатации (6-8 лет);

— большая мощность заряда при сравнительно небольших габаритах;

— высокая скорость полной зарядки.

— саморазряд при низких температурах;

— чувствительность к механическим повреждениям (ударам);

— непереносимость перезаряда при полном заряде.

Ремонт АКБ шуруповерта своими руками

При возникновении неполадок системы питания в первую очередь необходимо определить причину их возникновение. Практически все неисправности, связанные с ремонтом батареи шуруповерта можно устранить самостоятельно. Для этого не потребуется использования специализированного инструмента и достаточно набора слесарных отверток и паяльника.

Диагностика неисправностей аккумулятора

1. Перед тем, как проводить ремонт АКБ шуруповерта литий-ионного типа необходимо полностью его зарядить, а элементы на основе NiCd или NiMH наоборот требуется разрядить до нуля, дабы не спровоцировать появления «эффекта памяти».

Диагностика банки с помощью лампочки

Определив неисправные источники питания АКБ требуется выбрать один из путей восстановления ее работоспособности. В первом случае достаточно добавить дистиллированной воды в дефектные банки в случае испарения электролита и зарядить их током с более высоким напряжением, отличным от номинального. Второй способ заключается в полной замене отдельных элементов новыми. Многие специалисты рекомендуют применять именно второй путь решения проблемы, так как нет гарантии, что восстановление свойств банки даст желаемые результаты.

Восстановление батареи шуруповерта

На практике доказано, что восстановить дефектную банку АКБ можно только в источниках питания с «эффектом памяти», каковыми и являются никель-металлогидридные и никель-кадмиевые элементы. Для этих целей потребуется профессиональное зарядное устройство с возможностью настройки параметров силы тока и напряжения. Устанавливаем на панели ЗУ напряжение порядка 4 Вольт с силой тока 200мА и воздействуем исключительно на дефектные банки, выявленные при диагностике АКБ.

Заполнение банки АКб дистиллированной водой

Восстановить аккумулятор шуруповерта можно путем проделывания небольшого отверстия в оболочке и доливании дистиллированной воды в электролит. Для этого берем тонкое сверло до 1,5 мм и откачиваем медицинским шприцем 1 кубический сантиметр электролита. В освободившееся пространство доливаем такое же количество воды и герметизируем отверстие посредством герметика или эпоксидной смолы. После подключения банок в одну цепь и сборки корпуса производим 5-6 раз процедуру зарядки и разрядки, чтобы сформировать так называемую «память» в источнике питания.

Замена дефектных банок АКБ шуруповерта

Рекомендованный специалистами способ заключается в замене неисправного элемента питания новым.

Подключение нового элемента питания АКБ шуруповерта

Для этого необходимо посредством обычных бокорезов отсоединить от общей пластины дефектную банку и на его место припаять новую батарею. Стоит отметить, при отрезки старой банки необходимо оставить достаточный конец контакта для возможности припайки нового элемента. После сборки всех банок необходимо несколько раз повторить цикл заряда/разряда, чтобы выровнять напряжение в каждом элементе (порядка 1.3В). При выполнении процедуры пайки важно не перегреть элемент, так как это может сказаться на его дальнейшей работоспособности.

Ремонт литий-ионной АКБ шуруповерта производится аналогично, за исключением отключения/подключения управляющей платы.

Источник