Замена аккумуляторов в шуруповерте на литиевые своими руками: пошаговая инструкция

Разборка аккумулятора шуруповерта

Начнем ремонтировать аккумулятор шуруповерта. Извлекаем аккумуляторную батарею из ручки шуруповерта и откручиваем три самореза, которые расположены под наклейкой снизу.

После выкручивания саморезов, аккуратно отодвигаем зацепы защелок, как на фото. И снимаем нижнюю часть пластмассового корпуса аккумулятора.

Внутри видим литий-ионные банки китайской компании HighStar модели ISR18650-1300 Li-Ion. А это значит, что аккумуляторы еще ни разу не менялись. Потому что известно, что Интерскол закупается элементами питания у этой фирмы и вставляет их почти во все свои .

Ниже на фото представлены внутренности аккумулятора шуруповерта во всей красе с банками в количестве трех штук, которые произведены аж в 2011 году. Пять лет продержались эти при активной эксплуатации на стройке. Так что результат очень достойный. Обычно дохнут раньше, наверное в морозы их не эксплуатировали.

Чтобы заменить банки аккумулятора нужно еще больше разобрать его. Советую запомнить расположение контактов плюса, минуса и зарядки, чтобы не перепутать провода при обратной сборке.

Обратите внимание на плату контроля напряжения на элементах питания – особо часто на ней выходят из строя и. Обязательно нужно прозвонить подозрительные радиоэлементы на этой плате

Проверяем напряжение на выходе аккумулятора – получилось 4,4 вольта, а должно быть 3,7 х 3 = 11,1 вольт в норме и 10,8 вольт при минимальной зарядке . В общем, банки сдохли – менять их нужно однозначно.

Восстановление аккумулятора шуруповерта «Макита»

Перед тем, как восстановить аккумулятор шуруповерта «Макита», сначала надо разобрать его корпус. Он состоит из 2-х половинок, соединенных клеем. Если аккуратно обстучать корпус батареи резиновым молотком, клей отстанет. В некоторых местах могут возникнуть проблемы с разборкой. Там может понадобиться дополнительный ручной инструмент. Далее следует разъединить половинки корпуса, придерживая отверткой клеммы.

По рабочим характеристикам дрель-шуруповерт «Макита» приближается к сетевому инструменту. Автономное питание обеспечивают 2 сменных Li-Ion аккумулятора. Компьютерная технология зарядки позволяет их восстанавливать всего за 22 мин. При этом срок службы батарей значительно увеличен.

Неисправные банки надо заменить аналогичными новыми моделями. Если их сложно найти в продаже, придется из двух аккумуляторов собрать один. Заводская сварка может быть контактной, а при ремонте придется создать соединение пайкой.

Замена аккумуляторных элементов

В аккумуляторе у Сергея используются никель-кадмиевые батареи питания на 1,2 В. Они не взаимозаменяемы, поэтому лучше подбирать что-то похожее на оригинал по размеру и как можно большей емкости из доступных. У Сергея аккумуляторные элементы похожи на батареи типоразмера type D , поэтому их и заказываем. Можно найти с емкостью около 2400 мАч в тех же размерах.

Я уже писал, как менял аккумуляторные элементы шуруповерта Интерскол. В нем были литий-ионные банки на 3,7 В самого бюджетного класса, да еще и разряженные. Тогда я заменил их на батареи чуть получше. Сейчас я бы поставил фирменные Liitokala на 2200 мАч или аккумуляторы Panasonic на 3400 мАч типоразмера 18650.

Одно неудобно, что приходится паять чувствительные к перегреву аккумуляторы. Такой ремонт или восстановление аккумулятора может иметь обратный эффект. Выход такой — мощный паяльник держать 0,5 — 1 сек. или использовать аппарат для точечной сварки . Второй вариант понадежнее будет.

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.

Влияние холода на Lithium-ion электронакопители разных производителей и моделей (результаты одного теста)

Я предлагаю вам интересный эксперимент, который показывает, что литий-ионные источники питания весьма разнятся по последствиям воздействия на них низких температур. Даже если батареи имеют схожие характеристики, при морозе их работоспособность будет отличаться в значительной степени.

Для тестирования были выбраны семь Li-ion накопителей энергии формата 18650:

• Samsung моделей 30Q и 25R;
• LG моделей HE2, HE и HG2;
• Sony VTC5;
• Sanyo NSX.

Приведённые выше модели АКБ являются наиболее распространёнными и доступными. Они могут выдерживать постоянный ток разряда до 20 A. Эти батареи можно обнаружить на электрифицированных средствах передвижения, в аккумуляторном инструменте, портативных источниках энергии, а также электронных сигаретах.

Тесты осуществлялись при температуре -24 градуса. Ток разряда — 10 A. В процессе тестирования элементы не извлекались из морозилки.

Результаты замеров

Все источники энергии проявили активность, однако с очень разными результатами.

Ниже приведён график разряда накопителей при комнатной температуре и при температуре -24 градуса:

При увеличении графика можно наблюдать, что накопители отличаются по своему поведению в значительной степени. У Samsung 30Q напряжение опустилось до критических показателей, а кривая LG HG2 пребывает в штатном диапазоне напряжений.

Разряд литий-ионных батарей при температуре -24 градуса:

Что мы можем наблюдать на данном графике? Ничего хорошего для Samsung 30Q. Напряжение батарейки просело до минимально дозволенного, а из этого следует, что девайс на котором установлены элементы Samsung 30Q, в сильный мороз с большой вероятностью не запустится.

Разряд Samsung 30Q при температуре -24 градуса:

Как изменяется напряжение источников энергии на морозе

Батарейки целые сутки находились в морозилке при температуре -24 градуса. При замерах, изделия из места заморозки не извлекались.

Номинальное напряжение накопителей — 3,6 V, предел рабочих напряжений — 2,5-4,2 V. Как правило, электроника адекватно функционирует в пределе напряжений 2,7-4,2 V. Осветительные приборы и другие не слишком требовательные девайсы могут выполнять свои прямые обязанности и в более широком диапазоне — 2,5-4,35 V.

Результаты замеров:

• Samsung 30Q — 2,68 V;
• Samsung 25R — 2,78 V;
• Sony VTC5 — 2,6 V;
• LG HE2 — 2,89 V;
• LG HE4 — 2,82 V;
• LG HG2 — 3,16 V;
• Sanyo NSX — 2,67 V.

Как видим, напряжение на всех АКБ превышает напряжение разряда. У LG HG2 оно приближено к номинальному. У Samsung 25R, LG HE2 и LG HE4 — скромнее номинального, но в то же время, его хватает для запуска большинства гаджетов. А вот и неудачники: Samsung 30Q, Sony, а также Sanyo — у них напряжение приближено к нижней черте диапазона. Весьма вероятно, что гаджет обслуживаемый данными элементами не заработает, а индикатор уровня заряда продемонстрирует полный разряд батареи.

Влияние мороза на время функционирования АКБ

График демонстрирует, что продолжительность функционирования батарейки LG HG2 при минусе и при домашней температуре — идентичная:

Делаем выводы по эксперименту

1. Литий-ионные источники энергии весьма разнятся между собой. Вроде бы и характеристики у них одинаковые, а вот на морозе они показывают себя по-разному.

2. Снижение эффективности функционирования при минусовых температурах — это не «заслуга» самой литий-ионной технологии. Здесь имеет место специфика отдельно взятой модели электронакопителя.

3. Для минусовой температуры вполне удачным вариантом будут электробатареи LG HG2.

4. На переохлаждённых источниках питания напряжение растёт первые 50-100 секунд. Почему так происходит? Тут всё просто: разряжаясь АКБ производят тепло и таким образом создают себе обогрев. Кроме того, батареи могут получать дополнительное тепло от электронных схем, находящихся в едином корпусе с ними.

5. Не нужно сразу выжимать из промёрзшего электронакопителя полную мощность. Выгоднее будет дать ему повысить температуру на средней мощности.

Какие батареи применяются в шуруповертах

Правильная диагностика предполагает знание основных типов аккумуляторов, используемых в шуруповертах, и конструктивных особенностей каждого из них. Каждая батарея состоит из мини-батареек, соединенных последовательно в единую цепочку. В зависимости от материала изготовления, они бывают никель-кадмиевыми (Ni-Cd), никель-металлгидридными (Ni-MH) и литиевыми.

Первый вариант – Ni-Cd получил наиболее широкое распространение. В этих батареях каждый элемент имеет напряжение 1,2 вольта, а в общей сложности получается 12 вольт с емкостью 12000 мАч. От литиевых они отличаются возможностью восстановления, поскольку у них присутствует известный эффект памяти, представляющий собой обратимую потерю емкости.
В связи с конструктивными особенностями батарей, не все способы подходят для их восстановления. Например, литиевые элементы не могут быть восстановлены с помощью зарядки Imax В6, поскольку литий постепенно разлагается, теряет свои качества и не держит 18 вольт. Этот же способ не всегда годится и для аккумуляторов Ni-Cd, так как в некоторых случаях в них может полностью выкипеть электролит. Тем не менее, вариантов для восстановления достаточно много.

Различные типы аккумуляторов отличаются и собственным рабочим напряжением элементов. Подобное различие связано с материалами, использованными для изготовления конкретной батареи. Этот фактор влияет и на емкость, обеспечивающую продолжительную работу инструмента без дополнительной зарядки. Поэтому, при первоначальном вскрытии корпуса, прежде всего определяется тип размещенных внутри элементов. Дело в том, что не допускается замена литиевых мини-батареек никель-кадмиевыми, поскольку их рабочие напряжения существенно отличаются. Соответственно будут отличаться методы ремонта и восстановления.

Особенности переделки

В большинстве моделей, по крайней мере «Интерскол», «Макита», «Хитачи» представлены универсальные механизмы. Это означает, что зарядник предназначен для питания батарей Ni-Mh и Li-Ion типа.

Особенности связаны с мощностью аккумуляторов. Новые и заменяемые изделия должны соответствовать друг другу. В противном случае возникнет сбой или разрыв цепи, о чем сигнализирует индикатор. При перегрузках или разрыве одновременно мигают красная и зеленая лампочка.

В ситуации, когда зарядное устройство не универсальное, ему потребуется переделка, также как и блоку питания. Процесс зависит от типа ЗУ и производителя, подразумевая практически полное выпаивание элементов платы, установку конденсатора, резисторов и их последующую настройку.

Наряду с этим существует универсальный способ трансформации ЗУ. Он связан с использованием платы BMS, стабилизирующей входное напряжение и ток. На рынке она имеет обозначение DC-DC StepDown, а непосредственно на плате присутствуют подстроечные резисторы. Модуль впаивают в схему зарядного устройства, используя соединения P+ и P- на плате и старые клеммы зарядки.

Переделка на литиевые аккумуляторы 12 вольт

Приведенный выше способ применяется для всех аккумуляторов. Вольтаж определяется параметрами блока питания. Отличия связаны с количеством батарей. Основная масса руководств по трансформации относится к 14 В агрегатам, где для замены используют 4 литиевых батареи 18650. Для 12 В устройства такого количества многовато. Здесь будет достаточно 3-х батарей 18650.

Переделка на литиевые аккумуляторы 18 вольт

Аналогичный подход применяется к 18 вольтовым изделиям. Здесь отличия, также связаны с численностью аккумуляторов. Батарея состоит из 5 единиц 18650, что обеспечивает ей сверх эффективную работу. Если процесс работы слишком интенсивен, шуруповерт даже отдает горелым. Поэтому впоследствии 5-й аккумулятор нередко удаляют.

Какие дополнительные методы восстановления аккумуляторов для шуруповертов существуют? + (Видео)

Сразу стоит отметить, что возможности восстановления работоспособности подвержены не все батарейки. В частности, с наилучшим успехом можно реанимировать «банки» с типовым знаком отличия ni cd. Такими аккумуляторами сейчас укомплектованы большинство типичных моделей шуруповертов. Конечно, на рынке инструментов можно встретить шуруповерты марки макита или hitachi или bosch, элемент питания которых построен на литиевое основе, но этих моделей еще не так много.

В общем, если говорить об исправности аккумуляторного блока и методах его восстановления, в любом случае, нужно уделить внимание не только самим батарейкам внутри корпуса, но и убедиться в исправности зарядного устройства. Вполне вероятно, что функционал блока питания утратил способность обеспечивать при зарядке требуемый ток. Многие мастера, сталкиваясь на практике с ремонтом никель кадмиевых питающих элементов, восстанавливают их при помощи добавления электролита

Аккумулятор в процессе работы начинает утрачивать электролит, поскольку он испаряется

Многие мастера, сталкиваясь на практике с ремонтом никель кадмиевых питающих элементов, восстанавливают их при помощи добавления электролита. Аккумулятор в процессе работы начинает утрачивать электролит, поскольку он испаряется.

Исправить ситуацию помогает физическое воздействие на аккумуляторную «банку» при помощи дрели. В теле батарейки необходимо проделать небольшое отверстие (диаметр 0,8-1мм). Вооружившись медицинским шприцом с иголкой, внутрь батарейки следует впрыснуть пару капель дистиллированной воды. Затем отверстие надежно заливается эпоксидной смолой. Данный цикл мероприятий позволит продлить работу питающего элемента еще на несколько операций заряда/разряда.

Конечно, наиболее простым и очевидным способом реанимации аккумуляторного блока для шуруповерта является физическая замена неисправного блока на работоспособный. Здесь даже помощь специалиста может оказаться неуместной, поскольку операцию сможет с легкостью проделать даже тот человек, который хотя бы раз пользовался паяльником и держал в руках отвертку. Здесь главное проявить немного сноровки, чтобы не допустить перегрева банок в момент их впаивания/выпаивания.

Конечно, способов реанимации аккумуляторных батарей существует довольно много, но не каждый из них доступен простому пользователю. Если продлить жизнь своему шуруповерту со штатным аккумулятором вы самостоятельно не в силах, то обратитесь за помощью к квалифицированным специалистам. Они произведут безошибочную диагностику и «придумают», как восстановить аккумулятор инструмента при минимальных трудозатратах.

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.

Способы ремонта аккумулятора

Довольно часто аккумуляторная батарея заряжается не до конца, при этом срок её эксплуатации невелик. Это может происходить не из-за неисправности батареек, а из-за того, что просели или окислились контактные пластины на батарее или зарядном устройстве.

Как оживить аккумулятор шуруповерта: для начала проверьте состояние контактных пружин на АКБ и на зарядке

В таком случае восстановить аккумулятор шуруповёрта легко. Первым делом, проверяем состояние пластин. Чистим их от налёта, грязи, оксидов, натираем до блеска. Если пластины выгнулись, возвращаем им былую форму. Аналогичные манипуляции с контактными пластинами проводим на зарядном устройстве (обязательно выключите из сети). Затем проверяем помогло или нет. Нет, движемся дальше.

Виды аккумуляторных элементов

За последние 20 — 30 лет разработано множество технологий портативных аккумуляторных батарей: Ni-Cd, Ni-Mh, Li-ion, Li-Pol, Al-Ion, Li-S, Mg-S, Li-O2, LiFePO4 и даже литий-нанофосфатные. Рассмотрим самые популярные из них.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Это самые популярный тип аккумуляторных секций для .

Достоинства: они дешево стоят и могут хорошо работать при отрицательных температурах. Также они не боятся разряда и хранения в таком положении.

Недостатки: кадмий токсичен и такие аккумуляторы нужно утилизировать специальным образом. Присутствует саморазряд и эффект памяти, низкая удельная объемная емкость.

Никель-металлгидридные аккумуляторы

Никель-металлгидридные стоят чуть подороже, но в целом по уровню они примерно такие же, может чуть лучше никель-кадмиевых.

Достоинства: не токсичны, меньший эффект памяти и саморазряд, большее число циклов заряда/разряда.

Недостатки: более чувствительны к отрицательным температурам, боятся хранения в разряженном состоянии — теряют емкость.

Литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионные батареи все чаще применяются в шуруповертах даже бюджетного класса.

Достоинства: нет эффекта памяти — можно заряжать и разряжать в любой момент, большая емкость при меньших габаритах, малый саморазряд, большое число зарядов/разрядов.

Недостатки: высокая цена, опасность чрезмерного нагрева при интенсивном заряде и разряде.

Литий-полимерные аккумуляторы

Пока что литий-полимерные аккумуляторы мало применяются в шуруповертах, но с развитием технологий скорее всего их начнут туда ставить массово.

Достоинства: бОльшая емкость при меньших габаритах, чем у Li-ion, может принимать любую форму, напряжение при разряде держит лучше, низкий саморазряд.

Недостатки: высокая стоимость, нагрев при эксплуатации и опасность возгорания.

Замена банок полная или частичная

Если восстановить аккумулятор шуруповёрта «слёту» не получилось, придётся менять батарейки. Любая аккумуляторная батарея шуруповёрта представляет собой цепочку из последовательно соединённых аккумуляторных банок. При таком типе соединения при «проседании» одного элемента весь аккумулятор имеет пониженный заряд и быстро разряжается. Причём характеристики ухудшаются настолько, насколько «просела» самая неисправная банка.

Как восстановить батарею шуруповерта: полная или частичная замена банок

Так что восстановить аккумулятор можно двумя способами. Первый — найти те самые «просевшие» элементы и заменить их. Второй — менять «всё скопом». Второй вариант более накладный по деньгам, но более «долгоиграющий». При первом варианте остальные, пока исправные банки, в скором времени тоже просядут. Нужно будет снова ремонтировать аккумуляторную батарею. Так что желательно выбрать второй способ.