Аккумуляторы для электроинструмента

Аккумуляторный электроинструмент пользуется всё большей популярностью: он даёт возможность работать без подключения к электросети в течение длительного времени. Кроме того, с ним нет необходимости в прокладке на полу помещений удлинителей и питающих кабелей, которые всегда мешают работе. Такое оборудование хранит весь запас энергии в своём аккумуляторе, от правильного выбора которого зависят все будущие технические и эксплуатационные характеристики оборудования.

Сегодня АКБ используются практически повсюду начиная с детских игрушек и заканчивая стартерными батареями для автомобилей. Что же касается электроинструмента, для его комплектации применяется несколько типов батарей:

• Ni-Cd (никель-кадмиевые),
• Ni-MH (никель-металлгидридные),
• Li-ion (литий-ионные),
• Li-pol (литий-полимерные).

Для того чтобы определиться с выбором типа АКБ прежде всего стоит разобраться в их рабочих параметрах, преимуществах и недостатках.

Ni-Cd (никель-кадмиевые)

Аккумуляторы этого типа настоящие долгожители, причём во всех смыслах. Несмотря на то, что они были изобретены ещё в 1899 году, с точки зрения своих эксплуатационных характеристик они оставляют далеко позади все новейшие разработки в этой области. Единственное, в чём они не могут "спорить", - большой вес и габариты, наличие сильного эффекта памяти, хотя он практически исчезает при последующих регулярных полных разрядах.

Явление при котором аккумуляторная батарея теряет доступную для заряда ёмкость из-за того, что в процессе эксплуатации она не полностью разряжалась называется эффектом памяти. Физика процесса аналогична наполнению стакана водой. В чистом пустом стакане помещается определённое количество жидкости. Этот объём всегда больше того, который поместится в той же ёмкости, но, к примеру, засыпанной камешками. Так при недостаточно разряженном аккумуляторе активное вещество в процессе заряда меняет свою структуру, его частицы укрупняются и уже не могут выполнять свои функции.

Но основной проблемой, которая по большому счёту и стала причиной активного внедрения со стороны производителей электрооборудования литий-ионной технологии, стала токсичность кадмия и необходимость его правильной утилизации, которая достаточно дорого им обходится. Но по всем остальным параметрам Ni-Cd вне конкуренции, ведь только он способен эффективно работать если

• нужна неприхотливость и надёжность,
• хочется купить батарею, которая будет служить минимум 6-7 лет, выдержит 1000-1500 циклов заряда-разряда с вероятностью восстановления ёмкости 70-80%,
• важно, чтобы батарея могла храниться длительное время,
• в работе требуются большие зарядные токи,
• предполагается работа в сложных для эксплуатации электрооборудования условиях,
• нужно работать при минусовых температурах (допустимы температуры от -40 до +60 ˚С),
• важна способность держать стабильное напряжение на протяжении всего рабочего цикла,
• в работе требуется максимальная скорость полного заряда (в среднем 1 ч).

Всё это делает Ni-Cd незаменимым при комплектации ручного электроинструмента большой мощности.

Ni-MH (никель-металлгидридные)

В качестве замены Ni-Cd элементам в 1975 году началась работа по созданию батарей, которые бы решали все вышеуказанные проблемы и при этом сохраняли высокие рабочие показатели своего предшественника. Проблемы решить удалось, но и достоинств оказалось немного.

Если сравнивать эту технологию с Ni-Cd, то окажется, что Ni-MH имеет

• меньшие размеры и вес,
• малую токсичность,
• более высокую удельную ёмкость (на 30%),
• меньший эффект памяти,
• большую стойкость к падениям.

С другой стороны можно отметить и достаточно серьёзные недостатки при таком же сравнении:

• каждые сутки батарея теряет 1 % заряда,
• неспособность работы при температуре ниже -10 ˚С,
• восстановить ёмкость можно только в 40% случаев,
• в 2-3 раза меньший срок службы (до 500 циклов),
• чувствительность к глубокому разряду (производители рекомендуют разряжать максимум до 80%, определять которые приходится практически интуитивно),
• стоят значительно дороже,
• заряжаются даже при быстрой зарядке в 5 раз дольше, а при нормальном режиме время составляет 16 ч и больше.

Ni-MH существенно уступает кадмиевой технологии, поэтому хотя и используются в качестве источника энергии для электроинструмента, но с точки зрения пользователя они никогда не станут лучшим вариантом из возможных.

Li-ion (литий-ионные)

Сегодня литий-ионные аккумуляторы активно продвигаются производителями, расширяется область их использования. Конечно, они имеют свои "плюсы", но и недостатков у них не меньше.

Этот тип батарей не имеет себе равных на сегодняшний день в следующих параметрах:

• удельная ёмкость (она в 2 раза больше в сравнении с никель-кадмиевыми аккумуляторами);
• небольшой вес и габаритные размеры,
• наибольшая электрическая плотность;
• нет эффекта памяти (поэтому не требуют полного разряда).

Но с другой стороны Li-ion отличаются

• плохой переносимостью отрицательных температур (несмотря на заявления производителей электролит всё-таки замерзает),
• максимальным сроком службы всего 2-3 года (со дня изготовления),
• требовательностью в обращении,
• взрывоопасностью (хотя и предусмотрена электронная защита, контролирующая рабочие параметры батареи),
• невозможностью восстановления,
• высокой стоимостью,
• необходимостью использования исключительно "родное" зарядное устройство.

Если говорить об использовании литий-ионных аккумуляторов в электроинструментах, то основным фактором, по которому они бесспорно впереди других имеющихся технологий, является очень большая ёмкость. В связи с этим оптимальной сферой использования Li-ion будут такие инструменты как дисковые пилы, угловые шлифовальные машины ("болгарки"), перфораторы.

Li-pol (литий-полимерные)

Это последняя разработка на основе литий-ионной технологии. Отличие между ними состоит в том, что на смену жидкому электролиту пришёл гелеобразный полимер. В результате производителю удалось добиться повышения ёмкости аккумулятора и снятия любых ограничений в отношении формы корпуса батареи, включая ультратонкие элементы. Кроме того, их достоинством по отношению к литий-ионным АКБ можно считать меньшую взрывоопасность.

Явными недостатками помимо тех, которые имеют место у Li-ion элементов питания, являются

• срок службы – 2 года со дня производства,
• 300-500 циклов,
• высокая требовательность к соблюдению режима эксплуатации.

В качестве АКБ для электроинструмента Li-pol пока используются достаточно редко, но судя по активному внедрению их предшественников, этот процесс сдерживается только их стоимостью. Именно высокая цена не даёт литиевой технологии окончательно побороть Ni-Cd, хотя даже в этом случае для работы с мощным инструментом в сложных условиях технологии Li-ion и Li-pol всё равно их не заменят.

На что обратить внимание при покупке инструмента?

Если стоит вопрос выбора типа аккумуляторной батареи для электроинструмента, то в первую очередь важно определиться со сферой его будущего использования. Чаще всего такая необходимость возникает на производстве, где важна безотказность оборудования в течение длительного времени, возможность работы при любых погодных и температурных условиях, неприхотливость, возможность быстрой зарядки.

Для этих целей никель-кадмиевые АКБ подходят идеально. Кроме того, именно они способны работать с наиболее мощным оборудованием. Для того чтобы в принципе не иметь проблем с автономностью работы инструмента, можно посоветовать иметь запасную батарею. Таким образом можно позволить себе работать до полного разряда, что важно для Ni-Cd, и при этом не прерываться на время зарядки.

Что же касается бытового электроинструмента, который чаще всего используется эпизодически, то здесь есть два пути. Если есть желание купить устройство, которое прослужит 5-7 лет и не "умрёт" в самый неподходящий момент, то опять-таки Ni-Cd – ваш вариант. Если же нет желания возиться с полным разрядом, периодической тренировкой батареи даже в то время, когда она не используется, литий-ионная технология сможет решить эти задачи. Она даёт возможность работать с бытовым электроинструментом малой и средней мощности, имеет большую ёмкость, может подзаряжаться вне зависимости от степени разряженности аккумулятора в любое удобное для этого время. Дополнительным фактором, обеспечивающим удобство в работе с Li-ion, становится его небольшой вес и габариты.

Одним из решающих аспектов выбора любого оборудования чаще всего становится его стоимость. Если сравнивать оборудование именно по этому признаку, то при расположении АКБ от наименьшей стоимости к наибольшей, получается следующая последовательность: Ni-Cd, Ni-MH (дороже кадмиевых из-за более сложного технологического процесса), Li-ion и Li-pol.