Нюансы выбора аккумулятора для шуруповерта
Для автономного питания портативных шуруповертов используются аккумуляторы, способные выдавать необходимую мощность и подолгу снабжать инструмент накопленной энергией. Они бывают с разным химическим составом – Ni-Cd, Ni-MH, Li-ion, LiFePO4.
От выбора АКБ зависит комфорт, безопасность и эффективность использования электроинструментов. Сегодня мы подробно расскажем о том, как выбрать хороший аккумулятор для шуруповерта.
Критерии выбора
Важными параметрами при выборе АКБ для портативных инструментов являются:
- масса батареи – источник питания не должен сильно утяжелять инструмент, особенно если он предназначен для профессионального использования в течение всего рабочего дня;
- емкость – она должна обеспечивать автономную работу устройства в течение нужного времени;
- напряжение – его значение должно соответствовать номинальному вольтажу инструмента;
- высокая и стабильная токоотдача – от нее зависит, сможет ли батарея обеспечивать ток, достаточный для эффективной работы прибора;
- ресурс – он определяется количеством циклов заряд-разряд до момента, когда запасаемая емкость снизится на 20%.
Типы АКБ для портативных инструментов
Аккумуляторы для шуруповертов, как и источники автономного питания в целом, прошли путь эволюции от никель-кадмиевых моделей к никель-металлогидридным АКБ, а с развитием литиевой технологии – к современным аккумуляторам Li-ion и LiFePO4. Рассмотрим особенности каждого вида.
Никель-кадмиевые АКБ
В 1950-х годах создание Ni-Cd аккумуляторов стало технологическим прорывом. Кадмиевые АКБ отличались от щелочных и свинцово-кислотных моделей большей удельной емкостью. При этом они были доступными, имели высокую токоотдачу и выдерживали около 1000 циклов заряд-разряд. Дополнительными преимуществами Ni-Cd моделей стали:
- длительность зарядки 6–8 часов – на то время такая подзарядка считалась быстрой;
- морозоустойчивость – сохранение работоспособность при температуре до -20 °С;
- устойчивость к глубоким разрядам;
- срок хранения до 7–8 лет.
Но были у Ni-Cd аккумуляторов и значимые недостатки. Уровень их саморазряда достигал 10% в месяц, а выраженный эффект памяти не допускал частичных подзарядок батареи. Ее нужно было полностью разряжать, а затем – полностью заряжать. Иначе аккумуляторы «запоминали» уровень остаточной емкости и в дальнейшем отдавали энергию не полностью, а только до этой границы. Но главным минусом Ni-Cd элементов питания был их токсичный состав, влекущий за собой проблемы с утилизацией.
Никель-металлогидридные батареи
В 1990-х годах на смену Ni-Cd элементам пришли модели Ni-MH. Они выигрывали у предшественников, т.к. имели слабовыраженный эффект памяти и экологически безопасный состав без токсичного кадмия. Были у них и схожие характеристики:
- хорошее соотношение размеров и емкости;
- способность работать на морозе;
- устойчивость к глубоким разрядам;
- саморазряд на уровне 7–10% в месяц;
- высокие значения токоотдачи;
- время заряда около 8 часов;
- срок хранения 6–7 лет.
Минусами Ni-MH аккумуляторов стали: более высокая цена по сравнению с Ni-Cd моделями и меньшее количество циклов – от 300 до 500.
Литий-ионные аккумуляторы
Такие элементы питания появились в 1991 году и вначале активно использовались при изготовлении радиотехники. Со временем производители нарастили их мощность, и сфера применения Li-ion аккумуляторов значительно расширилась. В частности, ими стали оснащать аккумуляторные электроинструменты, смартфоны, ноутбуки, электромобили.
- высокие значения удельной емкости;
- масса и размеры – на 40% меньше по сравнению с Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторами;
- отсутствие выраженного эффекта памяти;
- возможность частичной зарядки – при любом уровне остаточного заряда и до любого значения;
- возможность быстрой зарядки повышенным током – за 1–2 часа;
- незначительный саморазряд – 2–3% в месяц;
- ресурс – до 1000 циклов заряд-разряд.
Литий-ионные АКБ чувствительны к глубоким разрядам и перезарядам. Поэтому для безопасной эксплуатации они оснащаются BMS платами контроля и защиты. Такие модули отслеживают рабочие параметры батареи, не допускают ее перегрева, отключают от нагрузки при низком уровне остаточного заряда и прекращают подзарядку при полном заряде.
При прокалывании или другом механическом повреждении с разгерметизацией Li-ion аккумуляторы могут возгораться. Но при корректной эксплуатации они абсолютно безопасны. К недостаткам литий-ионных АКБ относят их подверженность «старению» (естественной химической деградации) и временное снижение емкости на морозе.
Литий-железо-фосфатные батареи
В категории литий-ионных АКБ есть подвид с выдающимися характеристиками – аккумуляторы на основе литий-железо-фосфата (LiFePO4). Их главные плюсы:
- способность эффективно работать на морозе;
- 99,9% полезной емкости;
- стабильная токоотдача без просадок напряжения;
- химическая стабильность;
- быстрая подзарядка – за 1,5–2 часа до 80–100%;
- устойчивость к глубоким разрядам;
- расширенный диапазон рабочих температур – от -30 до +55 °С;
- ресурс более 2000 циклов;
- безопасность использования – несклонность к возгораниям и взрывам даже при разгерметизации.
Номинальное напряжение LFP аккумуляторов составляет 3,2 В на элемент. По удельной емкости они немного уступают большинству Li-ion элементов, но весомые преимущества делают этот недостаток несущественным.
Сравнительная таблица батарей для шуруповертов
Рассмотрим виды аккумуляторных батарей для шуруповертов, их особенности и отличия.
|
Параметр для сравнения |
Ni-Cd |
Ni-MH |
Li-ion (для питания электроинструментов чаще всего используются модели LiMn2O4) |
LiFePO4 |
|---|---|---|---|---|
|
Когда появились? |
1950 г. |
1990 г. |
1996 г. |
1999 г. |
|
Эффект памяти |
Выражен. Каждые 3 месяца нужно производить полную разрядку и зарядку АКБ. |
Менее выражен. |
Практически отсутствует. |
|
|
Условия зарядки |
После полного разряда. |
В любое время, независимо от процента остаточного заряда. |
||
|
Циклический ресурс |
≈1000 циклов |
300–500 циклов |
700–1000 циклов |
˃2000 циклов |
|
Номинальное напряжение, В |
1,2 |
1,2 |
3,7 |
3,2–3,3 |
|
Удельная энергоемкость, Вт·ч/кг |
45–80 |
60–120 |
100–150 |
90–120 |
|
Внутреннее сопротивление |
Самое незначительное |
Низкое |
Низкое |
Очень низкое |
|
Уровень саморазряда за месяц |
10% |
7–10% |
<5%, БМС плата потребляет 3%. |
|
|
Токи нагрузки |
1С, пиковые – до 20С. |
0,5С, пиковые – до 5С. |
До 10С, пиковые – более 30С. |
|
|
Длительность зарядки |
6–8 ч |
≈8ч |
Возможна быстрая подзарядка за 1–2 ч |
|
|
Степень токсичности |
Высокая |
Низкая |
Нетоксичны |
|
|
Диапазон рабочих температур |
-20 – +65 °С |
-20 – +60 °С |
-30 – +55 °С |
|
|
Эффективность работы на морозе |
Эффективны |
Быстро теряют запас емкости |
Эффективны |
|
Аккумуляторы какого типа лучше?
Сегодня лучшими АКБ для шуруповертов и других аккумуляторных инструментов считаются высокотоковые литий-ионные элементы и модели подвида LiFePO4. Это объясняется их технологическими преимуществами: большим запасом емкости при тех же размерах и весе, минимальным саморазрядом и удобством эксплуатации.
Какой должна быть емкость?
От емкости АКБ зависит количество энергии, которую она может накопить и отдать для работы прибора. Если шуруповерт используется дома, для него подойдет батарея, обеспечивающая 2–3 часа работы. Для профессиональных приборов нужен увеличенный запас емкости – на 4–5 часов непрерывной работы.
Соответственно, для домашнего применения можно выбрать аккумулятор для шуруповерта емкостью до 2 Ач, а для профессиональных моделей – от 2 до 6 Ач. Чтобы повысить время автономной работы, рекомендуется иметь несколько батарей и использовать их поочередно.
О значении вольтажа
На величину запасаемой мощности аккумуляторной батареи, кроме емкости, влияет и ее напряжение. В быту обычно используются шуруповерты на 12 или 18 В, в профессиональной сфере – на 24 или 36 В. Фактически от напряжения зависит крутящий момент и количество оборотов в минуту:
- Самые мощные портативные шуруповерты – с номинальным напряжением 36 В. Способны работать с твердыми породами дерева и металлом, в т. ч. для сверления крупных отверстий.
- Инструменты вольтажом 12–18 В – универсальные модели, позволяющие работать с материалами средней плотности и выполнять большинство операций по ремонту и монтажу. У таких моделей оптимально сочетаются цена, производительность и время автономной работы.
- Маломощные модели на 3–10 В – применяются для работы с мягкими материалами и мелким крепежом.
Напряжение АКБ должно в точности соответствовать вольтажу, указанному на шуруповерте. Если установить на прибор более мощную батарею, инструмент быстрее выйдет из строя из-за работы на износ. Если же батарея будет иметь вольтаж меньше рекомендуемого значения, она будет ограничивать мощь инструмента.
Выводы
В вопросе, как выбрать аккумулятор для шуруповерта, основное значение имеет тип химии, емкость и напряжение. Лучший набор рабочих характеристик имеют литий-ионные АКБ в целом и их подвид LiFePO4. Пока именно они лидируют во всех обзорах и рейтингах аккумуляторных батарей.
Для ежедневного профессионального использования отлично подходят инструменты напряжением 18–36 В. Для них нужны АКБ того же вольтажа с запасом емкости 2–6 Ач. Для домашнего применения актуальны инструменты напряжением до 12 вольт. Их питание способны обеспечить батареи того же вольтажа с запасом емкости около 2 Ач.
Ранее в блоге VirtusTec была опубликована статья о способах подключения на электровелосипед 2-х аккумуляторных батарей.