4 способа восстановить Ni-Cd, Ni-MH, Li-ion аккумуляторы шуруповерта

Пропуская разговоры о пользе шуруповертов можно перейти прямо к теме. Батарея или аккумулятор у владельцев шуруповертов — самый большой предмет для беспокойства. Лучше обращаться с ними строго по инструкции. В случае поломки решение одно – покупать новую батарею. Но временно можно попытаться использовать проблемную батарею, для чего здесь предлагается ряд советов. Подчеркнем – ремонт аккумулятора это временное решение, но сначала нужно точно расследовать причины неисправности.

Виды батарей и их отличия

Источник питания для ручного инструмента должен обеспечить его энергией хотя бы на полчаса работы при умеренной нагрузке или 10 минут при полной. И при этом достаточно быстро восстанавливать свой заряд. Без выполнения этих условий инструмент теряет весь коммерческий смысл, его просто не будут покупать. Обычно мощность шуруповерта варьируется в пределах 80-160 Вт.

Из всех видов батарей, которые выпускает промышленность, по этим критериям подходит только три вида:

• Ni-Cd – никель-кадмиевый;
• Ni-MH – никель-металлгидридный;
• Li-ion – литий-ионный.

Никель-кадмиевый появился раньше всех остальных и показал хорошие эксплуатационные свойства. Такой аккумулятор имеет напряжение 1.35 В … 1.0 В. Здесь и дальше мы обозначаем первым номинальное напряжение, а последним – напряжение в конце разрядного цикла. Ni-Cd имеют число циклов заряд/разряд, лежащее в пределах 100 – 900, это зависит от качества материалов и режима работы. Для Ni-Cd также характерно очень низкое внутреннее сопротивление, они почти не греются при зарядке, долго хранятся.

Недостатки:

1. «эффект памяти» мешающий в эксплуатации.
2. Токсичность кадмия, это сильный канцероген.

Еще один вид: никель-металлгидридный аккумулятор. Эти аккумуляторы были предложены в качестве замены Ni-Cd. Обоснованием служили недостатки традиционных аккумуляторов с кадмием. В теории Ni-MH хорош: имеет большую энергоемкость (до 300 Вт*ч/кг), не подвержен эффекту памяти. Напряжение 1.25 В … 1.1 В, число циклов заряда 300-800. Ni-MH старого типа за год хранения полностью саморазряжаются. Хранить их рекомендуется при небольшой температуре, от 0 до 20 градусов Цельсия. Аккумуляторы нового типа LSD Ni-MH (Low Self-Discharge), как показывает их название, имеют малый саморазряд и меньше греются при зарядке.

Недостатки: Ni-MH батарей является 10% разряд в течение первых суток, и значительное выделение тепла при зарядке.

Li-ion аккумуляторы имеют напряжение 3.7 В … 2.5 В, но в действительности с ним немного сложнее, все зависит от режима использования батареи. Число циклов заряда примерно 600, но это при условии, что от батареи забирают не более 20% емкости. Литий-ионные батареи очень не любят глубокого разряда. От этого они быстро выходят из строя. Внутреннее сопротивление Li-ion очень мало, 5 … 15 миллиОм. Саморазряд около 1,6% в месяц при полном заряде и отсутствии нагрузки.

Недостатки: высокая стоимость, ограниченный срок хранения, не зависящий от использования. Опасность взрыва и пожара при неправильном обращении.

Диагностика неисправностей АКБ

Подозревать неисправность батареи шуруповерта или проводить ее восстановление нужно не сразу, а сначала попробовать заменить ее на вторую из комплекта, прежде зарядив ее как следует. Если шуруповерт вращается плохо, то это может быть вызвано поломками в его механике (мотор или редуктор). В случае сомнений нужно заменить блок питания, если есть такая возможность. Если все указывает на аккумулятор, то тогда можно приступать к его диагностике и восстановлению.

Прежде всего нужно выяснить тип батареи. Это написано на ее корпусе и от этого зависит возможность восстановления. Также должно быть указано номинальное напряжение. Оно обычно лежит в пределах 14 … 19 В. Затем, не разбирая корпус блока аккумуляторов, проводят его проверку. Для этого можно использовать два метода:

• Проверка мультиметром;
• Проверка нагрузкой.

Метод мультиметра

Мультиметр может быть использован в двух режимах: измерения напряжения и измерения тока. Если есть два прибора, то это еще лучше, не потребуется делать лишних переключений.

Схема измерений показана ниже:

Один мультиметр переключается в режим измерения напряжения (вольтметр), другой – в режим измерения тока (амперметр). Если прибор только один, то вместо амперметра придется использовать просто провод. Провода от аккумулятора к вольтметру могут быть тонкими, а провода от источника питания к батарее – потолще, но не стоит слишком увлекаться, в конце-концов для всей цепи подойдут провода 0.5 сечением мм.кв.

Если напряжение на батарее в норме, но ток заряда мал, значительно меньше одного ампера, то для Ni-Cd аккумулятора это может означать неисправность одного из элементов батареи. Восстановление аккумулятора шуруповерта здесь отменяется, нужен ремонт. Для Li-ion это означает, что либо он в норме, либо также неисправность одного из элементов.

Пусть Ni-Cd аккумулятор имеет номинальное напряжение 18 Вольт. Тогда легко узнать, сколько внутри элементов, не открывая корпуса. Зная номинальное напряжение Ni-Cd 1.2 В, поделите: 18/1,2 = 15. Значит, в корпусе 15 элементов. Если вольтметр показывает холостое напряжение 16,8 В, то это может означать и замыкание одной из банок, и просто разряд нормальной батареи. Такая батарея в разряженном состоянии дает 15 В. Если заряженная показывает 16,8 В или около того, значит, один из элементов замкнут накоротко. Восстановить тоже не получится, придется заменить.

Если батарея при зарядке пропускает ток больше одного ампера, а напряжение постепенно растет, увеличиваясь на 0,1 В за каждые 5-10 минут, и в конце заряда напряжение чуть больше номинала, то аккумулятор в порядке, восстановления не требуется.

Метод нагрузки

Этот метод похож на предыдущий и он пожалуй, проще. Не нужно разбирать зарядное устройство, или использовать лабораторный источник питания. Понадобится только:

• Автомобильные лампочки;
• Мультиметр;
• Куски провода;
• Паяльник с припоем и флюсом.

Схема проверки:

Для такой проверки нужно сначала поставить аккумулятор на зарядку и зарядить обычным образом. Затем подается номинальная нагрузка. Узнать ток несложно, для этого поделите потребляемую мощность на номинальное напряжение. Например, если шуруповерт потребляет мощность 50 Вт (типичный случай), при напряжении 18 В, то ток должен быть 50/18 = 2,77 А. Добиться такого тока, или близкого к нему, можно набирая параллельно автомобильные лампочки от поворотов.

Если аккумулятор отдает номинальный ток в течение нескольких минут, вольтметр показывает напряжение немного ниже номинала, а лампочки не тускнеют, то батарея исправна. Может однако случиться, что для Ni-Cd вскоре ток начнет ослабевать. Это проявление «памяти». В таком случае нужно провести восстановление. Литий-ионные батареи не имеют эффекта памяти, хотя в теории он существует, на практике считают, что его просто нет.

Поэлементная проверка

Этот способ требует разборки корпуса батарейного блока. Он применяется, когда аккумулятор или его элемент перестает отдавать хороший ток, а попытки восстановления оказываются неудачными. Здесь достаточно одного плохого звена, поскольку они соединены последовательно. Но чтобы найти такой элемент, нужно проверить внутреннее сопротивление каждого из них.

Разумеется, начинать надо с общего осмотра всех банок: нет ли трещин, подтекания и т.д. Неисправный элемент сразу выдаст себя внешним видом.

Проверку на токовую отдачу производят с использованием закона Ома для полной цепи (он же первый закон Кирхгофа). Для этого нужно взять сопротивление с номиналом 10 Ом, рассчитанное на 25 Вт, и амперметр. Проверяемый элемент закорачивают на сопротивление, включенное последовательно с амперметром.

Например, пусть для Ni-Cd аккумулятора с напряжением 1,2 В получен ток 100 мА. Запишем его и повторно сделаем измерение, но уже не тока, а напряжения на элементе. Сначала измерим холостое напряжение, без подключения резистора, а потом подключим резистор и посмотрим, насколько упало напряжение. Пусть первый раз было 1,2 В, а после подключения резистора стало 1,05 В. Тогда внутреннее сопротивление этого элемента:

Это не слишком мало, если все элементы такие, то батарея сможет обеспечить шуруповерт только половиной мощности. Чем меньше внутреннее сопротивление, тем качественнее элемент, но при непременном условии: он должен давать номинальное, или близкое к этому напряжение. Если напряжение слишком мало, или совсем близко к нулю, то элемент закоротило, он не годится и не может быть восстановлен. Если внутреннее сопротивление больше 3 Ом, то можно попробовать восстановить (см. далее) или заменить.

Как восстановить аккумулятор?

Есть несколько способов добиться нормальной работы аккумулятора и реанимировать его в домашних условиях. Во-первых, это восстановление нормального зарядно-разрядного цикла. Также можно, в случае неудачи, вскрыть в качестве крайней меры корпус батареи и исследовать индивидуальное состояние элементов. В некоторых случаях это позволяет полностью отремонтировать батарею (если есть аналогичные для замены).

Устраняем эффект памяти

Этот способ восстановления применим к никель-кадмиевым батареям. Выполнить его очень просто. Сначала батарея разряжается полностью шуруповертом или другой нагрузкой, например, лампами или сопротивлением. Затем производится ее полный заряд. И так нужно сделать несколько раз. Если других дефектов у аккумулятора нет, то он полностью восстановится. Восстанавливать таким образом литий-ионные батареи нет смысла.

Есть способы «восстановления» асимметричным током, когда импульс зарядного тока больше, а следующий за ним промежуток разряда меньше, так что разница оказывается положительной. Этот способ неправильный, он не учитывает того, что химические процессы протекают гораздо медленнее. Еще более диким является способ восстановления импульсами большого тока. Не следует их использовать.

Чтобы восстановить Ni-Cd аккумулятор, понадобится:

• Зарядное устройство;
• Несколько автомобильных лампочек;
• Медный провод 0,5 … 0,75 мм.кв;
• Мультиметр.

Лучше, конечно, иметь несложный специальный стенд для восстановления, но это больше подходит ремонтникам-профессионалам, чем обычным пользователям шуруповертов. Но как бы ни было, работать с двумя мультиметрами намного удобнее, чем с одним.

По шагам восстановление выглядит следующим образом:

1. Определить минимальное, номинальное и максимальное напряжение батареи.
2. Определить номинальный ток нагрузки.
3. Включить переключатель S1 в положение Р (разряд). Если ток мал, можно немного увеличить нагрузку, добавив несколько лампочек.
4. Дождаться, когда вольтметр покажет минимальное напряжение.
5. Включить переключатель S1 в положение З (заряд). Следить за током в процессе заряда.
6. Дождаться, когда вольтметр покажет максимальное напряжение.
7. Переключить S1 в положение 0.
8. Подождать 20-30 минут.
9. Переключить S1 в положение разряда.
10. Перейти к пункту 4.
11. Повторить шаги 4-10 до тех пор, пока ток разряда не станет меньше номинального тока нагрузки на протяжении нормального времени работы шуруповерта.

На практике сделайте от 3-4 до 7-8 циклов. Если достичь условия 11 в алгоритме восстановления не удается, то батарею необходимо ремонтировать.

Долив дистиллированной воды в Ni-Cd АКБ

Это делается при разборке корпуса и если внутреннее сопротивление возросло (существенно больше чем 0,3 … 0,6 Ом). Мелким сверлом (0,5 мм) осторожно сверлится корпус элемента и шприцем в него впускается несколько миллилитров чистой дистиллированной воды. Затем отверстие запаивается паяльником. Эти манипуляции требуют мастерства и новичку могут не поддаться.

Через некоторое время, порядка 12-24 часов, электролит придет в нормальное состояние и элемент восстановится на более или менее продолжительный срок.

Для выполнения работы понадобится:

• Мини-дрель + сверло 0,3-0,5 мм (в крайнем случае, крепкое шило);
• Шприц 1 мл с иглой и дистиллированная вода;
• Паяльник 40-60 Вт, припой ПОС-61 и флюс.

Место, где нужно делать отверстие:

 

Последовательность действий такая:

1. Разрезать вдоль оси бумажный чехол с элемента и снять его;
2. Сверлить, как показано на рисунке выше, отверстие. Сверло должно заходить на 3-4 мм, не более;
3. В проделанное отверстие ввести 10-15 мл дистиллированной воды;
4. Подождать 12-24 ч до пропитывания всего объема;
5. Зарядить элемент до номинального напряжения;
6. Запаять отверстие хорошо прогретым паяльником;
7. Надеть бумажный чехол и заклеить его скотчем.

Восстановленные элементы можно собирать в батарею.

Пример того, как это сделать своими руками на видео:

Реанимация путем замены

Это наиболее грамотный в техническом отношении вид ремонта, так как химические источники тока считаются неразборными и не подлежащими ремонту, их можно только утилизировать в конце срока службы.

Для такого ремонта можно использовать две неисправные батареи, причем вероятность сделать «из двух одну» весьма высока. Элементы должны быть одного типа и размера. А также желательно близкими по времени изготовления. Выводы при сборке должны быть качественно пропаяны, а вся сборка помещаться в корпус без натягов и усилий.

Для работы понадобятся:

• Острые кусачки;
• Паяльник 40-60 Вт, припой ПОС-61, флюс;
• Многожильный монтажный медный провод сечением 0.75 мм.кв;
• Скотч или изолента.

Здесь порядок работ такой:

1. Разобрать блок (и возможно еще один) аккумуляторов;
2. Проверить каждый из элементов (см. выше);
3. Отобрать наиболее качественные;
4. Удалить старую шинку;
5. Быстро и тщательно залудить места пайки;
6. Пропаять соединения отрезками провода;
7. Собрать элементы и обернуть один раз скотчем;
8. Собрать блок.

СОВЕТ: Чтобы не было проблем с залуживанием элементов, перегревать которые ни в коем случае нельзя, нужно хорошо прогреть паяльник и использовать эффективный флюс. Подходит таблетка аспирина. Делайте работу при вытяжке воздуха, так как в результате разложения аспирина образуются вредные и раздражающие вещества. Остатки флюса промойте ацетоном или спиртом.

Выпуск газа из Li-ion аккумуляторов

В результате неправильной эксплуатации Li-ion элементов (злоупотребление переразрядом) возможно вздутие. В результате разложения солей выделяется кислород и создает высокое давление в корпусе герметизированного элемента. Эти газы выпускаются с помощью специальных клапанов, но в небольших элементах их может не быть.

ВНИМАНИЕ! Принудительно выпускать газ из вздувшихся Li-ion аккумуляторов, путем разрушения их корпуса, категорически запрещается любой инструкцией по их эксплуатации, это грубое нарушение пожарной безопасности!

Последствия такого вскрытия можно посмотреть на этом видео:

Заключение

Аккумуляторы для шуруповертов лучше эксплуатировать, соблюдая инструкцию. Ni-Cd аккумуляторы разряжайте до 0 перед следующим зарядом, а Li-ion подзаряжайте, по возможности, чаще. Частичному восстановлению подлежат только сухие никель-кадмиевые элементы, литий-ионные восстановлению не подлежат. При обращении с аккумуляторами соблюдайте осторожность!