Что необходимо знать о литий-ионных аккумуляторах?

В последние годы, аккумуляторный инструмент, все больше становится популярным. Многие производители, используя самые современные достижения, выпустили на рынок аккумуляторный инструмент для самых разных направлений, исключительно надежный, с большой продолжительностью работы и такой же мощный, как и сетевой электроинструмент. Большой шаг в этом направлении сделала и компания Bosch.

Многим уже знакомо превосходство аккумуляторных дрели-шуруповерта, гайковерта, перфоратора, угловой шлифмашины, лобзика, газонокосилки. Автономная работа инструмента дает дополнительные возможности и экономию времени. Внедрение литий-ионных технологий в производстве аккумуляторов, стало большим шагом в разработке новых моделей электроинструмента. Высококачественные, литий-ионные элементы питания, имеют низкое внутреннее сопротивление и обеспечивают максимальную отдачу энергии. Каждый производитель пытается улучшить свои разработки, внедряя передовые новшества. Как пример, фирмы Bosch внедрила в своих инструментах эффективную электронную систему защиты аккумулятора, "Electronic Cell Protection" (ECP), что позволило оптимизировать энергопотребление при зарядке и при использовании. Система обеспечивает надежную защиту аккумулятора от перегрузки, полного разряда и перегрева. Инструмент стал еще мощнее, надежнее и функциональнее.

Владельцы аккумуляторного инструмента иногда испытывают определенные трудности при поиске информации о правильной эксплуатации аккумуляторов. Большинство современных устройств снабжены аккумуляторами на литиевой основе, литий-ионными или литий-полимерными, поэтому в дальнейшем речь будет идти именно о них и о принципах их работы в аккумуляторном инструменте. Характеристики литий-ионных аккумуляторов по крайней мере в несколько раз превышают аналогичные показатели никель-кадмиевых и никель-метал-гидридных аккумуляторов, которые использовались ранее. Они вырабатывают примерно вдвое больше энергии на удельную единицу веса, чем предыдущее поколение усовершенствованных никель-метал-гидридных (NiMH) аккумуляторов.

Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion) хорошо характеризуют себя при работе на больших токах, что важно и необходимо при использовании их в аккумуляторном инструменте. Они имеют достаточно низкий саморазряд (1,5 - 3% в месяц), значительную емкость и сроки службы, но требуют очень жесткого следования определенным правилам эксплуатации.

Условно, эти правила можно разделить на две группы:

1. Не зависящие от пользователя
2. Зависящие от пользователя

В первую группу входят основополагающие правила заряда и разряда аккумуляторов, которые контролируются встроенным в аккумулятор или непосредственно в электронику управления инструментом, BMS защитного контроллера. Защитная схема, не допускает заряда-разряда ниже точки возврата и контролирует температуру элемента. Однако даже эта схема не сможет защитить аккумулятор, если вы оставите батарею полностью разряженной на длительное время.

Как это работает?

1. В силу химических особенностей, элемент (ячейка) литиевого аккумулятора всю свою жизнь должен находиться в состоянии, при котором его напряжение не превышает 4,2 вольта и не опускается ниже 2,7 вольта. Такие напряжения являются показателями максимального и минимального рабочего заряда.

2. Количество энергии, отдаваемой аккумулятором при его разряде от 4,2 до 2,7 вольт - это есть его емкость. При помощи встроенной электроники, производители иногда ограничивают максимальные и минимальные напряжение, что продлевает жизнь самого аккумулятора, но при этом его общая емкость снижается.

3. Если по каким-то причинам, происходит перезаряд или переразряд, и напряжение на аккумуляторе выходит за пределы указанные выше, срок его жизни драматически уменьшается. Такие процессы являются очень губительными для аккумулятора.

4. Встроенные в аккумуляторный блок BMS контроллеры, отслеживают напряжение на каждом элементе (ячейке) аккумулятора и контролирует температуру. В исправном состоянии никогда не позволяют во время заряда напряжению стать больше 4,2 вольт, и опуститься ниже минимального разряда 2,7 вольта. В некоторых моделях инструментов Bosch, в самих аккумуляторных блоках, для уменьшения их цены, платы управления могут отсутствовать. В таком случае эти функции обязательно выполняет контроллер в зарядном устройстве и в электронике управления электроинструментом. В аккумуляторных инструментах премиум серии, чтобы сохранить характеристики и длительную работоспособность аккумуляторов, могут использовать оба варианта контролера.

Вторая группа, это правила эксплуатации, на которые непосредственно влияет сам пользователь, тем самым увеличивая или уменьшая срок жизни аккумуляторов.

Эти правила следующие:

1. Нужно стараться избегать частых полных разрядов литиевых батарей. Не доводить аккумулятор до минимального заряда, а также до состояния, когда оборудование само выключается, ну а если такое произошло не оставляйте батарею на долго разряженной. Вопреки сложившемуся мнению, Li-ion аккумуляторы, в отличие от NiMH и NiCd не обладают "эффектом памяти", поэтому так называемая "тренировка" нового литиевого аккумулятора не имеет смысла. Li-ion аккумулятор готов к работе уже с первого подключения.

2. Не нужно бояться частых подзарядок, в том числе и частичных, когда полный заряд не достигается. Литий ионному аккумулятору это не вредит. В среднем срок эксплуатации колеблется от 500 до 1000 рабочих циклов заряда и разряда. В последствии ёмкость снижается до 80% от максимальной. При больших нагрузках и повышении рабочих температур свыше 40°С градусов, снижение ёмкости может произойти уже после 300-500 циклов. Циклами считаются только полные 100% заряд и последующий разряд до 0%. Например, заряжая аккумулятор при его 50-процентном разряде, будет "засчитана" только половина цикла, и потеря ёмкости произойдет позже.

3. Перезаряд вредит литиевым аккумуляторам не меньше, а даже больше, чем глубокий разряд. Следует помнить, что несмотря на то что контроллер контролирует максимальный уровень заряда, есть одна тонкость. Хорошо известно, что напряжение и емкость аккумуляторов зависит от температуры. Так, если, например, мы зарядили аккумулятор при комнатной температуре и получили заряд 100%, то при выходе на мороз и его остывании, степень заряженности аккумулятора может снизиться до 80% и ниже. Но может быть и обратная ситуация. Аккумулятор, заряженный при низкой температуре до 100%, и будучи нагрет до комнатной температуры, подымится в напряжении и станет заряженным, условно говоря до 105%, а это для него очень неблагоприятно.

4. Категорически запрещается заряжать литиевые аккумуляторы не предназначенными для этого зарядными устройствами без систем защиты и контроля температуры. Это может привести к взрыву и воспламенению.

5. Литиевые аккумуляторы стареют, даже если не используются, а просто лежат на полке. Это неизбежный процесс, и к тому-же довольно сильно зависит от условий использования и хранения. Идеальные условия для длительного хранения аккумулятора, это нахождение вне оборудования с зарядом примерно 50-60% и плюсовой температурой 5-8°С. При полном заряде и температуре выше комнатной, процесс старения ускоряется в 2-3 раза.

Купить литий-ионный аккумулятор "про запас" это неправильная идея, точно также как "экономия" его ресурса.

6. Не допускайте чрезмерного нагрева аккумулятора, например, в результате непрерывных и длительных нагрузок. При нагреве свыше 70°С, происходит разрушение ион-проводящего защитного слоя, металлизация лития и другие неблагоприятные химические процессы, как следствие быстрое сокращение срока службы, выход аккумулятора со строя.

7. Литий содержащие аккумуляторы ОЧЕНЬ НЕ ЛЮБЯТ ЗАМОРАЖИВАНИЕ. При низких температурах эффективность любых аккумуляторов резко падает. В то время как NiCd продолжают работать до -40°C, аккумуляторы NiMH и Li-ion при замораживании элементов до -20°C, прекращают функционировать. Следует помнить, что при минусовой температуре, заряжать Li-ion аккумуляторы запрещено. Хранение Li-ion аккумулятора при температуре ниже -6°C может вывести их из строя.

Однозначно что литий ионные технологии уже прочно вошли в нашу жизнь. Производители непрерывно совершенствуют характеристики литий-ионных аккумуляторов, идет постоянный поиск и совершенствование материалов электродов и состава электролита. Параллельно предпринимаются усилия для повышения безопасности аккумуляторов как на уровне самих элементов питания, так и на уровне управляющих электрических схем. Все больше и больше эти технологии находят применение во многих сферах быта, в электроприборах и машиностроении и конечно же в строительном инструменте.

Копирование материала разрешено со ссылкой на сайт: bosch-tech.net.ua

© Pavlovich