Литий-ионные аккумуляторы для шуруповёртов | ПроИнструмент
Перейти к записям
Окт 4 / proinstrumentinfo.ru

Литий-ионные аккумуляторы для шуруповёртов

литий-ионные аккумулятоы для шуруповёртовНеобходимость автономной работы для электрических механизмов типа шуруповерта, приводит инженерную мысль к разработке облегченных и продолжительно работающих аккумуляторов.

Источник тока неоднократного действия, имеющий в принципе накопления и передачи заряда – химические процессы, называется аккумулятором. Именно обратимость реакций — разряда и заряда, наиболее привлекательна для применения аккумуляторов в переносных и малогабаритных устройствах.

 



В общем виде, прибор накопления энергии, представляет собой два разнополярных электрода помещенных в электролитическую среду. Несколько источников, соединенных в цепь, составляют аккумуляторную батарею.

В малогабаритных и ручных строительных инструментах, оснащенных электродвигателями, находят применение никель-кадмиевые или литий-ионные аккумуляторы.

Никель-кадмиевые аккумуляторы для шуруповерта

В Ni-Cd источниках, электролитом является раствор КОН, а в качестве реагентов выступают кадмий и гидроксид никеля. Отрицательный электрод обрабатывается кадмием и имеет большие габариты, необходимые для поглощения водорода, выделяемого при окислительно-восстановительной реакции. Емкость такого аккумулятора рассчитывается от объема положительного никелевого электрода.

Существенным недостатком никель-кадмиевой конструкции является ощутимый вес устройства, что для ручных электроинструментов имеет значительный минус. Использование кадмия в качестве реагента также не способствует популярности таких аккумуляторов. Кадмий относят к элементам второй группы опасности для здоровья человека.

Такие источники хороши, если инструмент будет использоваться от случая к случаю.

литий-ионные аккумуляторы для шуруповёртов

Литий-ионные аккумуляторы для шуруповерта

Электролитом, в литий-ионных источниках, служит раствор солей лития в безводном апротонном растворе. Главной особенностью раствора является его свойство не создавать при распаде соединений, свободных положительных ионов водорода.

Анод выполняется из оксида кобальта, а катод из углеродистого материала — кокса или графита. Кристаллические решетки электродов позволяют ионам лития свободно внедряться в структуру и освобождаться из нее. Снятие зарядов с положительного электрода проводится через алюминиевый токосъемник, отрицательный токосъемник выполняется из медного листа.

Защита от возгорания лития при перезаряде или от короткого замыкания, выполняется дополнительными микросхемами-контроллерами.

литий-ионные аккумуляторы для шуруповёртов

Конструкция Li-Ion аккумуляторов

Вариант изготовления литий-ионных аккумуляторов может быть призматическим, цилиндрическим или в виде эллиптической спирали.

  • Призматические элементы питания выполняют в виде стопки электродов, разделенных полипропиленовым сепаратором. Призматический ЭП имеет высокую плотность, но отличается низким сжимающим усилием.
  • Для увеличения сжимающего усилия, воздействующего на электроды, применяют спиральную сборку в виде удлиненного эллипса. Сборка в виде эллиптической спирали позволяет сохранить плотность упаковки и поднять сжимающие усилие.
  • Для цилиндрических элементов питания – электроды, проложенные сепаратором, сворачивают в рулон. Сепаратор изготавливается из пористого неэлектропроводного материала типа Celgard и пропитывается электролитом. Положительный токосъемник подключается к выводу на крышке элемента, отрицательный – к металлическому корпусу.

Собранная конструкция тщательно герметизируется, во избежание воздействия водяных паров или кислорода воздуха на электролит и электроды, что может привести к разрушению элемента питания.

Накопители энергии для шуруповерта собирают в основном, из нескольких цилиндрических ЭП соединяемых последовательно.

В конструкцию обязательно включается плата управления и контроля (СКУ).

литий-ионные аккумуляторы для шуруповёртов

Характеристики Li-Ion аккумуляторов

Значение технических показателей зависит от электрохимической схемы элемента питания.

  • Максимальное напряжение отдельного элемента батареи, поддерживаемое платой защиты – до 4,2 В.
  • Минимальное напряжение, допускаемое системой контроля – 2,5 В.
  • Номинальное напряжение – 3,6 В.
  • Энергетическая плотность – до 230 Вт×ч/кг.
  • Количество циклов разряда/заряда до 20% потери емкости батареи – 2500÷ 4500.
  • Внутреннее сопротивление – 6÷14 МОм/1 А×ч.
  • Продолжительность заряда – 0,4÷1 ч.
  • Безопасные для работы температуры – 0÷50 °C.
  • Оптимально приемлемый ток нагрузки, относительно емкости – 1С.
  • Импульсный ток нагрузки, относительно емкости – до 500С.
  • Постоянный ток нагрузки, относительно емкости – 65 С.
  • Величина саморазряда при 20÷25 °C – 3% емкости за месяц.

литий-ионные аккумуляторы для шуруповёртов

Положительные и негативные стороны литиево-ионных аккумуляторов

Технологии аккумуляторов непрерывно модернизируются и улучшаются. Например, сейчас широко распространяется применение литий-феррофосфатных катодов, вместо кобальтата и никелата лития, изменяющих некоторые характеристики элементов питания в лучшую сторону и снижающих цену товара.

Преимущества

  • Высокая весовая и объемная плотность энергии.
  • Напряжение питания отдельного элемента (3,6 В) выше, чем у аккумуляторов на основе свинца или никеля.
  • Быстропротекающий процесс заряда, за 0,5÷0,6 часа около 90% емкости.
  • Изрядный ресурс, более 1000 циклов разряда/заряда.
  • Самопроизвольный разряд не более 5% емкости за месяц.
  • Конструктивные материалы химически безопасны при эксплуатации и утилизации.

Негативные аспекты конструкции устройства

  • Быстрое развитие процесса старения батареи, через 5 лет резко изменяются характеристики в худшую сторону как при активном использовании, так и при обычном хранении.
  • Использование сложных систем контроля и управления батареей, приводящих к удорожанию товара.
  • Механические повреждения или эксплуатация аккумулятора без управляющей платы, может привести к взрыву.

Как и любое другое техническое приспособление, аккумулятор любит уход и заботу. Чем выше температура хранения, тем активнее идет деградация характеристик литий-ионного накопителя, оптимально хранение при температуре 0÷20 °C. Заряжать батареи рекомендуется тоже только при плюсовой температуре.


Оставить комментарий при помощи Вконтакте
Оставить комментарий

Строительный форум электромонтаж