Caratteristiche, vantaggi e svantaggi delle batterie al litio per cacciavite

Se un utensile elettrico portatile alimentato da un alimentatore domestico è collegato a una presa con un filo, limitando il movimento di una persona che tiene il dispositivo tra le mani, le controparti a batteria delle unità "al guinzaglio" forniscono molto maggiore libertà di azione nel lavoro. La presenza di una batteria è molto importante quando si tratta di utilizzare cacciaviti.

A seconda del tipo di batteria utilizzata, possono essere suddivisi condizionatamente in due gruppi: con batterie al nichel e al litio, e le caratteristiche di quest'ultimo rendono questo elettroutensile il più interessante per l'utente.

Il design di una batteria ricaricabile al litio non è troppo diverso dal design di batterie basate su altri prodotti chimici. Ma una caratteristica fondamentale è l'utilizzo dell'elettrolita anidro, che impedisce il rilascio di idrogeno libero durante il funzionamento. Questo era uno svantaggio significativo delle batterie dei progetti precedenti e portava ad un'alta probabilità di incendio.

L'anodo è costituito da un film di ossido di cobalto depositato su un collettore di corrente a base di alluminio. Il catodo è l'elettrolita stesso, che contiene sali di litio in forma liquida. L'elettrolita impregna una massa porosa di materiale chimicamente neutro conduttivo. La grafite sfusa o la coca cola sono adatte per questo.... La raccolta attuale è effettuata da una lastra di rame applicata sul retro del catodo.

Per il normale funzionamento a batteria, il catodo poroso deve essere premuto a sufficienza sull'anodo.... Pertanto, nella progettazione delle batterie al litio, c'è sempre una molla che comprime il "sandwich" dall'anodo, dal catodo e dal collettore di corrente negativo. L'ingresso di aria nell'ambiente può sconvolgere l'equilibrio chimico attentamente bilanciato. E l'ingresso di umidità e minaccia il pericolo di incendio e persino di esplosione. Ecco perchè la cella della batteria finita deve essere accuratamente sigillata.

Una batteria scarica è più semplice nel design. A parità di altre condizioni, una batteria al litio piatta sarà più leggera, molto più compatta e fornirà una corrente significativa (cioè più potenza). Ma è necessario progettare un dispositivo con batterie al litio di forma piatta, il che significa che la batteria avrà un'applicazione ristretta e specializzata. Tali batterie sono più costose delle loro controparti.

Per ampliare il mercato delle vendite, i produttori producono celle per batterie di forme universali e dimensioni standard.

Tra le batterie al litio, oggi domina la versione 18650. Tali batterie hanno una forma simile alle batterie a dito cilindriche familiari nella vita di tutti i giorni. Ma lo standard 18650 prevede specificamente dimensioni leggermente maggiori... Ciò evita confusione e impedisce che un tale alimentatore venga sostituito per errore al posto di una batteria salina convenzionale. Ma questo sarebbe molto pericoloso, dal momento che la batteria al litio ha due volte e mezzo la tensione standard (3,6 volt contro 1,5 volt per una batteria al sale).

Per un avvitatore elettrico, le celle al litio vengono raccolte in sequenza in una batteria. Ciò aumenta la tensione applicata al motore, che fornisce la potenza e la coppia richieste dall'utensile.

L'accumulatore contiene necessariamente nel suo design sensori di temperatura e un dispositivo elettronico specializzato: un controller.

Questo circuito:

• vigila sull'uniformità della carica dei singoli elementi;
• controlla la corrente di carica;
• non consente lo scarico eccessivo di elementi;
• impedisce il surriscaldamento della batteria.

Le batterie di questo tipo sono chiamate ioniche. Ci sono anche celle ai polimeri di litio, questa è una modifica delle celle agli ioni di litio. Il loro design è fondamentalmente diverso solo nel materiale e nel design dell'elettrolita.

• Il principale vantaggio delle batterie al litio è la loro elevata capacità elettrica. Ciò consente di creare uno strumento manuale leggero e compatto. Se invece l'utente è pronto a lavorare con un dispositivo più pesante, riceverà una batteria molto potente che permetterà all'avvitatore di lavorare a lungo.
• Un altro vantaggio è la capacità di riempire di energia le batterie al litio in tempi relativamente brevi. Un tipico tempo di ricarica completa è di circa due ore e alcune batterie possono essere ricaricate in mezz'ora con un caricabatterie speciale! Questo vantaggio può essere un motivo eccezionale per dotare un cacciavite di una batteria al litio.

Le batterie al litio presentano anche alcuni svantaggi specifici.

• Il più evidente è il significativo calo della capacità pratica durante il funzionamento a basse temperature. A temperature sotto lo zero, gli utensili dotati di batterie al litio devono essere riscaldati di tanto in tanto e la capacità elettrica è completamente ripristinata.
• Il secondo inconveniente evidente non è la durata troppo lunga. Nonostante le assicurazioni dei produttori, i migliori campioni, con l'uso più attento, resistono non più di tre-cinque anni. Entro un anno dall'acquisto, una batteria al litio di qualsiasi marca comune, con l'uso più attento, può perdere fino a un terzo della sua capacità. Dopo due anni, resterà appena la metà della capacità originale. Il periodo medio di funzionamento normale è di due o tre anni.
• E un altro notevole svantaggio: il prezzo delle batterie al litio è molto più alto del costo delle batterie al nichel-cadmio, che sono ancora ampiamente utilizzate negli utensili elettrici portatili.

Storicamente, le prime batterie ricaricabili realmente prodotte in serie per utensili elettrici portatili erano batterie al nichel-cadmio. Ad un prezzo basso, sono abbastanza capaci di carichi relativamente grandi e hanno una capacità elettrica soddisfacente con dimensioni e peso ragionevoli. Batterie di questo tipo sono ancora oggi molto diffuse, soprattutto nel settore degli elettrodomestici economici.

La principale differenza tra le batterie al litio e le batterie al nichel-cadmio è il peso ridotto con un'elevata capacità elettrica e un'ottima capacità di carico..

Inoltre, molto una differenza importante tra le batterie al litio è un tempo di ricarica significativamente più breve... Questa batteria può essere caricata in un paio d'ore. Ma il ciclo di carica completo delle batterie al nichel-cadmio richiede almeno dodici ore.

C'è un'altra particolarità associata a questo: mentre le batterie al litio tollerano abbastanza tranquillamente sia lo stoccaggio che il funzionamento in uno stato di carica incompleta, nichel-cadmio hanno un "effetto memoria" estremamente sgradevole... In pratica, ciò significa che per prolungare la vita utile e anche per prevenire una rapida perdita di capacità, Le batterie al nichel-cadmio dovrebbero essere preferibilmente utilizzate prima della scarica completa... Successivamente, assicurati di caricare a piena capacità, il che richiede una quantità significativa di tempo.

Le batterie al litio non hanno questo svantaggio.

Quando si tratta di scegliere una batteria per un cacciavite, il compito si riduce alla selezione del dispositivo elettrico stesso, che includerà una batteria di un modello specifico.

La valutazione dei cacciaviti a batteria economici in questa stagione si presenta così:

• Makita HP331DZ, 10,8 volt, 1,5 A * h, litio;
• Bosch PSR 1080 LI, 10,8 volt, 1,5 A * h, litio;
• Bort BAB-12-P, 12 volt, 1,3 A * h, nichel;

• "Interskol DA-12ER-01", 12 volt 1,3 A * h, nichel;
• Kolner KCD 12M, 12 volt, 1,3 A * h, nichel.

I migliori modelli professionali sono:

1. Makita DHP481RTE, 18 volt, 5 A * h, litio;
2. Hitachi DS14DSAL, 14,4 volt, 1,5 A * h, litio;
3. Metabo BS 18 LTX Impuls 201, 18 volt, 4 A * h, litio;
4. Bosch GSR 18 V-EC 2016, 18 volt, 4 A * h, litio;
5. Dewalt DCD780M2, 18 volt 1,5 A * h, litio.

I migliori avvitatori a batteria in termini di affidabilità:

1. Bosch GSR 1440, 14,4 volt, 1,5 A * h, litio;
2. Hitachi DS18DFL, 18 volt, 1,5 A * h, litio;
3. Dewalt DCD790D2, 18 volt, 2 A * h, litio.

Questa tensione è considerata lo standard professionale del settore per le batterie al litio. Poiché uno strumento professionale è progettato per un lavoro attivo a lungo termine e implica anche un ulteriore livello di comfort, una parte significativa delle batterie per cacciaviti da 18 volt prodotte sono completamente compatibili tra loro e talvolta persino intercambiabili tra strumenti di diversi produttori.

Oltretutto, Gli standard da 10,8 volt e 14,4 volt sono molto diffusi... La prima opzione si trova solo tra i modelli più economici. Il secondo è tradizionalmente un "contadino medio" e può essere trovato sia tra i modelli professionali di cacciaviti che nei modelli della classe media (intermedia).

Ma le designazioni di 220 volt nelle caratteristiche dei migliori modelli non possono essere viste, poiché ciò indica che il cacciavite è collegato con un filo a una presa di corrente domestica.

Spesso il maestro ha già un vecchio avvitatore a batteria che gli si addice perfettamente. Ma il dispositivo è dotato di batterie al nichel-cadmio obsolete. Poiché la batteria dovrà ancora essere cambiata, c'è il desiderio di sostituire la vecchia batteria con qualcosa di più nuovo. Ciò non solo fornirà un lavoro più confortevole, ma eliminerà anche la necessità di cercare batterie di un modello obsoleto sul mercato.

La cosa più semplice che viene in mente è assemblare un alimentatore da un trasformatore elettronico in una vecchia custodia per batterie.... Ora puoi usare il cacciavite collegandolo alla rete elettrica domestica.

I modelli da 14,4 volt possono essere collegati alle batterie dell'auto... Dopo aver assemblato un adattatore di prolunga con terminali o una presa accendisigari dal corpo di una vecchia batteria, si ottiene un dispositivo indispensabile per il garage o il lavoro "sul campo".

Se stiamo convertendo una vecchia batteria al litio, possiamo considerare che le celle al litio 18650 sono estremamente diffuse nel mercato, quindi possiamo realizzare batterie per cacciaviti basate su parti facilmente reperibili. Inoltre, la prevalenza dello standard 18650 consente di scegliere batterie di qualsiasi produttore.

Non sarà difficile aprire la custodia di una vecchia batteria e rimuovere il vecchio riempimento da essa. È importante non dimenticare di contrassegnare il contatto sulla custodia a cui era precedentemente collegato il "più" del vecchio gruppo batteria..

A seconda della tensione per la quale è stata progettata la vecchia batteria, è necessario selezionare il numero di celle al litio collegate in serie. La tensione standard di una cella al litio è esattamente tre volte quella di una cella al nichel (3,6 V invece di 1,2 V). Pertanto, ogni litio sostituisce tre nichel collegati in serie.

Prevedendo la progettazione della batteria, in cui tre celle al litio sono collegate una dopo l'altra, è possibile ottenere una batteria con una tensione di 10,8 volt. Tra le batterie al nichel, queste si trovano, ma non spesso. Quando quattro celle al litio sono collegate a una ghirlanda, otteniamo già 14,4 volt.Questo sostituirà la batteria al nichel con entrambe da 12 volt.e 14,4 volt sono standard molto comuni per le batterie al nichel-cadmio e al nichel-metallo idruro. Tutto dipende dal modello specifico del cacciavite.

Dopo che è stato possibile determinare il numero di fasi successive, probabilmente risulterà che c'è ancora spazio libero nel vecchio edificio. Ciò consentirà di collegare due celle in ogni fase in parallelo, il che raddoppierà la capacità della batteria. Il nastro di nichel viene utilizzato per collegare tra loro le batterie al litio in produzione.... Le sezioni del nastro sono collegate tra loro e agli elementi al litio mediante saldatura a resistenza. Ma nella vita di tutti i giorni, la saldatura è abbastanza accettabile.

La saldatura delle celle al litio deve essere eseguita con grande cura. Il giunto deve essere preventivamente pulito accuratamente e deve essere applicato un buon flusso. La stagnatura viene eseguita molto rapidamente, con un saldatore ben riscaldato di potenza sufficientemente elevata.

La saldatura stessa viene eseguita riscaldando rapidamente e con sicurezza il punto in cui il filo è collegato alla cella al litio. Per evitare un pericoloso surriscaldamento dell'elemento, il tempo di saldatura non deve superare dai tre ai cinque secondi.

È un bene che ora ci siano moduli elettronici di controllo e bilanciamento già pronti in vendita a prezzi abbastanza bassi. È sufficiente scegliere una soluzione adatta al tuo caso particolare. Fondamentalmente, tali controller differiscono per il numero di "gradini" collegati in serie, la cui tensione è soggetta a equalizzazione (bilanciamento). Inoltre, si differenziano per la corrente di carico consentita e il metodo di controllo della temperatura.

Comunque, non è più possibile caricare una batteria al litio fatta in casa con un vecchio caricabatterie al nichel... Hanno algoritmi di carica e tensioni di controllo fondamentalmente diversi. Avrai bisogno di un caricabatterie dedicato.

Le batterie al litio sono piuttosto esigenti riguardo alle specifiche del caricabatterie. Tali batterie possono essere caricate abbastanza rapidamente con una corrente significativa, ma una corrente di carica eccessiva porta a un forte riscaldamento e al rischio di incendio.

Va inoltre tenuto presente che quando le celle sono collegate in serie in una batteria, le sorgenti al litio sono molto soggette a una carica irregolare delle singole celle. Ciò porta al fatto che non è possibile caricare la batteria alla sua piena capacità e l'elemento, che funziona regolarmente in modalità sottocarica, si consuma semplicemente più velocemente. Pertanto, i caricabatterie sono generalmente costruiti secondo lo schema "bilanciatore di carica".

Fortunatamente, tutte le moderne batterie al litio fabbricate in fabbrica (ad eccezione dei falsi veri e propri) hanno circuiti di protezione e bilanciamento integrati. Tuttavia, il caricabatterie per queste batterie deve essere specializzato.

La cosa fantastica delle batterie al litio è che non sono eccessivamente esigenti in termini di condizioni di conservazione. Possono essere conservati, caricati o scaricati, a quasi tutte le temperature ragionevoli. Se solo non fosse troppo freddo. Le temperature inferiori a 25 gradi sotto zero sono fatali per la maggior parte dei tipi di batterie al litio. Bene, e sopra i 65 gradi di calore, è anche meglio non surriscaldarsi.

Tuttavia, quando si conservano le batterie al litio, assicurarsi di tenere in considerazione l'altissimo rischio di incendio.

Le condizioni di conservazione corrette sono quando la batteria è carica almeno al 50% e la temperatura ambiente è compresa tra 0 e +40 gradi. Allo stesso tempo, è consigliabile salvare le batterie dall'umidità, anche sotto forma di goccioline (rugiada).

Scoprirai quale batteria è migliore per un cacciavite nel prossimo video.