4 способа восстановить ni-cd, ni-mh, li-ion аккумуляторы шуруповерта

Ремонт аккумуляторных батарей шуруповертов

Ремонтные работы  включают в себя восстановление источников питания  или замену банок в аккумуляторе шуруповерта своими руками.

Перед разборкой и ремонтом аккумулятор полностью заряжается штатным зарядным устройством. Восстановление производится в следующей последовательности:

Разборка корпуса

Корпус батареи состоит из двух  частей. Встречается соединение на шурупах – в таких случаях разбор не представляет труда.   При клеевом соединении  необходимо тщательно обстучать киянкой места склейки. По мере разрушения клеевого слоя  необходимо прикладывать усилия для разъединения частей. Может помочь острый тонкий нож, который вводится в щель между частями.

Определение дефектных банок

Порядок действий для определения дефектных банок:

• элементы внимательно осматриваются;
• выявляются вздутые, со следами вытекшего электролита на корпусе и т. п., которые невозможно починить, для замены;
• тестером проверяется выходное напряжение на каждой банке. В никель-кадмиевых и никель-металлогидридных элементах  должно быть 1,2 V, в литий-ионных – от 3, 6 до 4 V  в зависимости от модели. Если аккумулятор эксплуатируется долго,  показатели будут меньше, однако снижение не должно превышать 10-20%. Цель проверки – выявить аккумуляторы, имеющие заряд меньше половины от номинала.

Электрическая емкость снижается вследствие неравномерности заряда элементов штатной зарядкой. Устройство отключается,  когда температура бочки, на которой установлен термодатчик,  достигнет значения  полного заряда.  Часть элементов при этом могут быть недозаряжены.    Это губительно для никель-кадмиевых батарей, так как  из-за эффекта памяти  после нескольких циклов с неполным зарядом их характеристики значительно ухудшаются.

Восстановление элементов

Алгоритм восстановления банок:

• разряженный элемент подключается с соблюдением  полярности к универсальному зарядному устройству, например Imax B6. Прибор проводит зарядку-разрядку основных типов аккумуляторов токами разной силы в автоматическом режиме с постоянным контролем состояния батарей;
• проводится 2-3 цикла полный заряд/полный разряд током, соответствующим типу батареи. Обычно этого достаточно для получения высокого заряда батарейки. Процесс повторяется с другими разряженными элементами. Необходимо помнить, что для устранения эффекта памяти Ni-Cd аккумулятору необходимо 5-6 циклов глубокий разряд/максимальный заряд.

Существуют и другие способы восстановления работоспособности батарей:

• кратковременное воздействие токами, значительно превышающими силу токов зарядки. Утверждается, что таким способом можно быстро восстановить любую «убитую» батарею. Действительно, при импульсном воздействии тока в 10 и более раз превышающего силу тока зарядки Ni-Cd и Ni-MH батареи быстро достигают номинальной емкости. Однако эффект такого воздействия длится 2-3 цикла, затем батарея обычно восстановлению не подлежит.
• добавление внутрь корпуса элемента дистиллированной воды: в корпусе сверлится небольшое отверстие, через него внутрь вводится 1 куб. см. дистиллята, проводится полная зарядка элемента. Через несколько дней проверяется уровень заряда: если он низкий, внутрь вводится еще 1 куб. см. воды и батарея вновь заряжается.

При достижении нормальных показателей емкости и напряжения корпус герметизируется, и аккумулятор готов к работе. Этот способ более эффективен, чем способ зарядки высокими импульсными токами.

Сборка аккумулятора

После того, как ремонт АКБ шуруповерта завершен, батарею можно собирать:

• элементы вставляются в основание корпуса батареи без больших усилий – соединения пайкой не так надежны, как сварные и могут повредиться;
• провода, идущие на клеммы батареи, укладываются без сильных перегибов. Не допускается их  соприкосновения друг с другом или с полюсами банок;
• при сборке литиевых батарей плату-контроллер  изолируют от элементов прокладкой из картона, полиэтилена и т. п., чтобы  избежать короткого замыкания в схеме;
• части корпуса соединяются друг с другом шурупами, если это предусмотрено конструкцией,  или с помощью клея.  Рекомендуется клей-герметик – соединение получается надежное и  герметичное, в при необходимости быстроразъемное.

Что нужно знать, прежде чем начать ремонт аккумулятора шуруповерта

Перед началом ремонта следует ознакомиться с рекомендациями специалистов. Первым делом нужно определить тип используемой аккумуляторной батареи. Резисторы, которые припаяны к банкам, необходимо снимать очень аккуратно. Они защищают аккумулятор от перегревания. Все элементы в электрических инструментах соединяют последовательно, учитывая плюсы и минусы.

На замену никель-кадмиевого аккумулятора нужно выбрать абсолютно аналогичный, только в этом случае работа инструмента не нарушится. Литий-ионные батареи не реанимируют, потому как они не обладают эффектом памяти. Выходят из строя, потому что разлагается литий. Но сначала, нужно выяснить исправна ли схема управления. Для этого ее меняют, если батареи стали работать, значит, ремонтировать надо схему. Есть и второй способ проверки. С помощью регулируемого зарядного устройства на элемент питания подают напряжение 4 В с током в 200 мА. Если напряжение на банке возросло до 3.6 В, элемент исправен, причина в схеме управления.

Его энергию необходимо выработать. Эта процедура должна повторяться 2-3 раза. После окончательной разрядки батарею отключают от зарядного устройства. Во время хранения ее не нужно подключать к инструменту.

Процесс сборки батареи

Первым шагом надо определить, уместятся ли новые элементы в старый корпус. Надо учитывать, что помимо аккумуляторов придется размещать также плату BMS (о ней ниже). В большинстве случаев места в старом кейсе не хватит, и сначала надо попытаться удалить оттуда все лишнее (перегородки, излишние крепления и т.д.)

Удаление излишних элементов из корпуса АКБ с помощью фрезы.

Альтернативный вариант – «напечатать» новый корпус на 3D-принтере. Не у всех есть такая возможность, но если получится – элементы можно разместить оптимальным образом.

Корпус, выполненный на 3D-принтере.

Литий-ионый элемент с полосками для пайки.

Из какого материала сделаны полоски – неизвестно (производители уверяют, что из никеля), но паяются они легко. Это значит, что можно исключить кислотный флюс и пользоваться обычным составом на основе канифоли. Исключается дополнительный фактор коррозии.

Элементы, спаянные в батарею.

Если есть желание, можно вклеить в корпус миниатюрный цифровой вольтметр или индикатор напряжения в виде световой полосы. Удобство использования немного повысится. Подключается такое устройство параллельно цепочке аккумуляторов через кнопку – чтобы не увеличивать разряд батарей в паузах работы.

Установка индикатора напряжения.

Следующим шагом надо установить в корпус плату BMS и подключить ее согласно схеме.

Установка платы балансира и стойки силовых контактов.

К контактной группе плата подключается проводниками сечением не менее 2,5 кв.мм. Для этого удобно использовать провода в мягкой силиконовой изоляции – она не боится перегрева (он может возникнуть при пайке или во время работы).

На этом замена аккумулятора закончена, можно окончательно собирать блок аккумуляторов, заряжать батарею и пробовать шуруповерт в работе.

Восстановление аккумуляторных элементов

Тут я приведу историю от Мастера Сергея по восстановлению никель-кадмиевого аккумулятора шуруповерта. Владелец стал жаловаться на малое время работы электрошуруповерта и на то, что «аккумулятор не держит». Разборка корпуса аккумулятора показала, что там стоят заводские Ni-Cd банки от фирмы Liang на 1000 мАч.

Восстановить Ni-Cd аккумулятор можно достаточно простым способом. Нужно сделать несколько циклов глубокого разряда и заряда. В таких крайних режимах начинают работать труднодоступные области накопления заряда батареи, отдача от которых ухудшилась вследствие эффекта памяти, нарушения условий эксплуатации или хранения.

Такие проблемы возникают не только у шуруповертов. Индустрия радиоуправляемых моделей с батарейным питанием давно решила проблемы автоматизированного разряда/заряда. Для этого есть специальные зарядные устройства.

Начинать цикличное восстановление аккумулятора лучше всего с глубокого разряда аккумулятора и потом сразу зарядки.

После первого цикла емкость при разряде была равна 707 мАч, а при заряде — 879 мАч. Как видим, емкость снизилась на 30 % относительно заявленной производителем.

Второй цикла разряда/заряда показал цифры 781 мАч / 937 мАч. Как видим, это больше предыдущих значений на 10 %.

Третий цикла перезаряда аккумулятора показал незначительные отклонения от предыдущего второго перезаряда. Поэтому этого хватит. Если вы на своих аккумуляторах увидите, что емкость растет, то можно продолжить.

По факту восстановления аккумулятора удалось восстановить около 8% от первоначально заявленной емкости шуруповерта. В принципе неплохо, но я бы посоветовал заменить банки аккумулятора на новые с .

Какие типы АКБ можно паять

Если говорить о возможности пайки выводов, то таким образом можно соединять любые элементы, надо лишь применять правильный флюс. Все аккумуляторы не любят перегревов, поэтому надо принимать специальные меры, чтобы этого избежать.

Литий-ионные банки стоят особняком – они крайне чувствительны к повышению температуры. И дело не только в потенциальной порче химических реагентов. Li-Ion элементы содержат внутри корпуса дополнительные устройства, повышающие безопасность эксплуатации. Например, клапан, открывающийся при повышении давления внутри банки. Эти устройства изготовлены, большей частью, из пластика, и перегрев практически всегда выводит их из строя. Поэтому эксплуатировать такие банки становится опасным, и пайку применять можно только в крайнем случае и очень аккуратно.

Акккумулятор с приваренными шинками.

Технология замены Ni-Cd на Li-ion в шуруповерте

Литиевые элементы отличаются долговечностью, поэтому многие владельцы шуруповертов думают о том, что заменять ими никель-кадмиевые изделия.

Технология замены включает несколько этапов, которым требуется обязательно следовать.

Определение количества Li-ion аккумуляторов

В основном параметры аккумулятора нанесены на нем самом либо на шуруповерте. Для определения количества необходимых элементов требуется разделить указанное на инструменте напряжение на 1,2В (это номинальное напряжение одной никелевой банки).

Чтобы выяснить, сколько литиевых деталей потребуется на замену, деление проводится на 3,7 В — это нормальный показатель для данного вида банок.

Полученный результат рекомендуется округлять в большую сторону, это не скажется негативно на инструменте, а просто увеличит немного его мощность.

Требуется правильно подобрать все необходимые элементы для замены

Выбор Li-ion аккумулятора

Производители предлагают литий-ионные и литий-полимерные элементы. Вторые отличаются меньшим размером и большей безопасностью, однако и стоят они дороже. При этом они не способны отдавать в работу большие токи. Поэтому специалисты рекомендуют брать обычные литий-ионные банки.

Лучше, если у элемента будут приваренные гибкие отводы, потому что подобные детали не любят повышенных температур и лишней пайки. Рекомендуется посмотреть несколько вариантов в магазинах, чтобы выбрать наиболее подходящую модель.

Как влияет величина напряжения аккумулятора на продолжительность работы шуруповерта

Вопрос о том, как влияет величина напряжения аккумулятора на длительность работы изделия, интересует многих. Чтобы понять какая мощность у изделия, требуется умножить напряжение на емкость батареи.

Выбор платы защиты BMS

Литий-ионные аккумуляторы требуют внимательного отношения и соблюдения определенных требований. Роль защиты выполняет плата BMS. Именно данный элемент не допускает превышение напряжения более 4,2 В и снижения меньше 2,55 В на один аккумулятор во время зарядки. Кроме того, элемент держит под контролем максимально допустимый ток и сохраняет необходимый баланс между батареями.

Основными параметрами при выборе является количество последовательно соединенных элементов. В интернете можно посмотреть таблицу, в которой указаны все необходимые параметры и с ее помощью подобрать подходящую плату.

Сделать замену можно даже в домашних условиях, главное — соблюдать последовательность

Блок питания для зарядки

Для литий-ионных аккумуляторов зарядные устройства выбирают, исходя из количества последовательно включенных аккумуляторов в батарее. Чем их больше, тем больше должно быть выходное напряжение.

Зарядка аккумуляторов штатным ЗУ от шуруповерта

При желании можно приобрести специальную универсальную плату для литиевого аккумулятора. Ее устанавливают в родное зарядное устройство. Однако специалисты рекомендуют использовать не доработки, а подходящие зарядки именно для этого вида батарей.

Индикатор емкости литиевой батареи

Индикаторы встречаются светодиодные и цифровые. Вторые дешевле, но не удобны в использовании. Лучше выбирать светодиодные варианты, исходя из количества последовательно включенных аккумуляторов.

Держатель 18650 аккумуляторов

Держатели для аккумуляторов 18650 также лучше приобретать готовые. При желании можно найти в онлайн-магазинах хорошие варианты по приемлемым ценам.

Простое восстановление: замена нескольких элементов

Если операции с дистиллированной водой и «перепрошивка» никель-кадмиевых батарей требуют времени и сноровки, то для замены отработавших своё элементов понадобится только мультиметр, паяльник и новые аккумуляторные банки.

Перед заменой необходимо провести диагностику АКБ и как это сделать правильно описано выше. Батарея состоит из отдельных элементов, которые надо выпаять. Для пайки используют маломощные паяльники, иначе высокой температурой можно повредить источники питания. Элементы с низким напряжением следует отложить в сторону или пометить.

После определения неисправных источников питания их надо просто заменить новыми, которые впаивают заново в общую батарею. Стоимость отдельных банок намного ниже, чем всей конструкции в сборе, поэтому экономия будет налицо. После того, как все элементы будут собраны в батарею, необходимо провести несколько циклов заряд/разряд аккумулятора.

Замена никель-кадмиевых батарей: пошаговая инструкция

Шаг первый: для начала необходимо определиться с количеством литий-ионных банок и их характеристиками. К примеру, для стандартного шуруповерта с напряжением около 14 В, рекомендуется взять четыре сегмента, которые в совокупности дадут напряжение около 16 В. Следует учитывать, что через некоторое время после начла работы с инструментом напряжение просядет и получится стандартное значение. Если вы хотите увеличить мощность АКБ в 2 раза, то рекомендуется брать восемь таких банок.

Количество банок следует выбирать на свое усмотрение

Шаг второй: теперь предстоит выбрать плату контролера. Она должна соответствовать общему напряжению всех элементов. В среднем, плата рассчитана на ток до 14 А.

Плата, предназначенная для четырех источников питания

Шаг третий: теперь следует провести разбор пластикового короба под аккумулятор и достать оттуда все старые батареи. Цепочку необходимо разрезать, потому что оставляют только верхние контакты для подключения. Убрать потребуется и терморезистор, ведь теперь процесс перегревания контролирует плата.

От прежнего аккумулятора оставляют только контакты, чтобы подключить новый источник питания к инструменту

Шаг четвертый: теперь с помощью паяльника необходимо сформировать из банок единую цепочку, соблюдая расположение.

Следует поочередно присоединить все части АКБ

Шаг пятый: теперь полученную батарею необходимо в горизонтальном положении разместить в пластиковом коробе.

Так выглядит расположение литий-ионных банок в коробе

Шаг шестой: теперь необходимо закрыть крышку короба, установить контакты от старого аккумулятора.

Следует собрать коробку АКБ

Видео – Замена никель-кадмиевых батарей

Как переделать

Непосредственная замена аккумуляторов в шуруповерте не зависит от емкости питающих элементов. Процесс производится в несколько этапов, начинаясь с корпусной разборки аккумулятора.

Разборка блока питания для новой зарядки

Лучше, если он имеет шурупную или заклепочную сборку. Хуже если имеет место клеевое соединение, в этом случае все делается с предельной аккуратностью.

Затем изнутри удаляются все элементы, кроме контактных пластин или клемм. Новые батареи последовательно соединяются между собой выбранным способом (пайка, точечная сварка). Последовательность является ключевым фактором успеха, обеспечивая неизменность емкости и напряжения. Для соединения подходят провода сечением 2,5 мм², способные выдержать высокое напряжение при работе.

Пайка проводов к модулю стабилизации

Аккумуляторный блок и защитная плата BMS соединяются между собой при помощи проводов. Желательно использовать сечение 1,5 и даже 2,5 мм². Непосредственная схема подключения состоит в:

1. Соединении провода идущего на плюс к соответствующему контакту платы, обозначенному B+;
2. Соединении провода идущего на минус к соответствующему контакту платы, обозначенному B-;
3. Провода с остальных контактов блока подключаются к клеммам, обозначенным на плате как B1, B2, B3. Количество соединений зависит от числа аккумуляторов.

Во избежание короткого замыкания защитный модуль изолируется от аккумуляторов термоусадкой, это убережет его от контактов пайки или сварки.

Пайка проводов блока питания с модулем

На самой плате BMS есть еще 2 контакта, обозначенные P+ и P-. От них провода идут к соответствующим клеммам старой микросхемы.

Установка напряжения

На резисторах устанавливается выходное напряжение. Этот показатель на каждый элемент не должен превышать 4,2 вольт.

Размещение в корпусе

Заключительный этап состоит в сборке аккумулятора. Корпусные части тщательно вычищаются, аккумуляторный блок вставляется в полости. Учитывая меньшие размеры, его крепят к поверхности посредством клея или герметика.

К клеммам припаивают провода плюс и минус, клеммник также укладывается в корпус, следом аккуратно помещается защитная плата BMS. В конце части корпуса соединяются шурупами, скобами или клеем.

Отличие зарядного устройства от блока питания заключается в присутствии тока заряда. От него зависит уровень напряжения и соответствующие ограничения. Контроллер реагирует на перегрузку, некорректную полярность, несоответствие выходному значению. Как правило, устройство просто отключается.

Трансформация состоит в дополнении ЗУ, куда включают такой элемент как модуль BMS, с регулировкой резисторов. Остается задать нужные значения, достигнув которых заряд останавливается. Нередко при переделке зарядного устройства, зеленый индикатор не загорается. Вместо этого просто гаснет красная лампочка.

Большинство современных шуруповертов оснащается универсальными ЗУ. Они работают как на никель-кадмий, так и на литий. Приобретается готовая зарядка, но это дополнительные вложения.

Резюмируя, чтобы переделать АКБ шуруповерта на li ion 12 вольт либо 14, 18 вольт, необходим набор комплектующих, опыт работы с электрооборудованием и немного свободного времени. Целесообразно предварительно рассчитать общую стоимость вложений. Ремонт – долгая процедура, поэтому иногда проще купить новый шуруповерт, их цена сегодня не высока.

Восстановление дистиллированной водой – правда или вымысел?

Многие мастера, способные восстанавливать электроинструмент, утверждают, что высохшие источники питания не поддаются «реинкарнации». Другие говорят, что можно, необходима только дистиллированная вода, инструмент и 30-40 минут свободного времени.

Последовательность дистиллированной водой:

• С помощью тонкого сверла и дрели сделать маленькое отверстие в верхней части аккумуляторной банки. Если сверлить середину элементу или нижнюю часть, то можно повредить источник питания. Восстановить его потом будет невозможно.
• С помощью шприца залить в батарею дистиллированную воду до максимума.
• На 1-2 дня оставить батарею в чистом и тёплом месте, отверстие не закрывать.
• Элементы с залитой дистиллированной водой соединить в одну батарею.
• Поставить батарею на зарядку до полного восстановления ёмкости. После заряда проверить напряжение на каждой банке и при необходимости долить дистиллированной воды.
• После проверки закрыть отверстия с помощью клеевого пистолета. Запаивать отверстия категорически запрещается – так можно повредить аккумуляторный элемент.
• Установить батарею обратно в корпус, закрыть крышкой и дозарядить.

Домашний способ с электролитом действует, но не всегда. Иногда внутренняя конструкция батареи настолько повреждена, что даже дистиллированная вода не даёт положительного результата.

Конструкция аккумулятора шуруповерта и виды «банок»

В независимости от страны изготовителя шуруповерта все аккумуляторы имеют одинаковое строение. Внутри аккумулятора помещаются ряды последовательно соединенных элементов питания — батарей или «банок». Итоговое напряжение аккумулятора создается благодаря суммированию напряжения каждого элемента питания. «Банки» имеют одинаковые параметры — размеры и напряжение. Различаются элементы питания лишь мощностью.

Сам аккумулятор шуруповерта имеет четыре контакта:

• два силовых контакта служат для зарядки и разрядки батарей;
• третий контакт (управляющий) соединяется со встроенным в аккумулятор термодатчиком. Он служит для защиты зарядного устройства от перегревания;
• четвертый контакт (сервисный) выравнивает заряды во всех батареях.

Аккумуляторы шуруповерта компонуются следующими видами накопительных элементов, имеющими свои достоинства и недостатки.

Ni-Cd — никель-кадмиевые батареи, напряжение — 1.2 V.

Достоинства:

• низкая стоимость;
• распространенность;
• не боятся низких температур;
• можно хранить в разряженном состоянии.

Недостатки:

• производство этих батарей считается вредным, поэтому они изготавливаются в «третьих» странах;
• обладают «эффектом памяти»;
• саморазряжаются;
• имеют небольшую емкость;
• обладают небольшим количеством циклов (заряд/разряд) — не «живут» долго при постоянном использовании.

Ni-MH — никель-металлогидридные батареи, напряжение — 1.2 V;

Достоинства:

• изготавливаются на экологически чистом производстве, фирменная продукция высокого качества;
• обладает низким «эффектом памяти»;
• низкая способность к саморазрядке;
• обладают большой емкостью и большим количеством циклов.

Недостатки:

• высокая цена;
• при длительном хранении в разряженном состоянии теряется часть характеристик;
• не функционируют долго при низкой температуре.

Li-Ion — литий-ионные батареи, напряжение — 3.7 V.

Достоинства:

• отсутствует «эффект памяти»;
• отсутствует саморазряд;
• обладают высокой емкостью;
• имеется большое количество зарядно-разрядных циклов;
• для создания достаточного количества напряжения в аккумуляторе требуется небольшое количество батарей, что снижает вес и размеры аккумулятора.

Недостатки:

• очень высокая цена (почти в 3 раза больше, чем у остальных видов батарей);
• спустя 3 года теряется емкость, вследствие разложения лития.

По своей сути аккумулятор представляет собой источник постоянного тока. Благодаря превращению химической реакции в электрическую энергию, он может отдавать накопленное электричество в цепь. При зарядке ток протекает в обратную сторону, тем самым заряжая накопитель.

Любая батарея действует на принципе электролиза. Это значит, что в ее конструкцию входят два обязательных элемента — анод и катод, которые находятся в электролите. В результате химической реакции на полюсах создается электрический заряд. Напряжение батареи определяется разностью потенциалов на полюсах.