Обзор аккумуляторов для электроинструментов

Аккумуляторные инструменты становятся всё более распространены, многие приобретают их в качестве альтернативного или даже основного прибора. Обычно они не обладают мощностью своих сетевых аналогов, но предоставляют мобильность, что зачастую оказывается важнее. Кроме того, что беспроводные устройства удобны, они незаменимы в отсутствии доступа к электросети или когда нет возможности использовать сеть по правилам техники безопасности, например, при высокой влажности. Существуют десятки разновидностей аккумуляторов, в данной статье мы рассмотрим самые распространённые из используемых для электроинструментов и их основные параметры.

Характеристики

• Ёмкость. Главный показатель, влияющий на продолжительность работы устройства без подзарядки. Ёмкость определяется количеством энергии, которую способен отдать полностью заряженный аккумулятор. Измеряется в ампер-часах (А·ч). Иногда указывают плотность энергии батареи, это отношение удельной энергии к весу (Вт·ч/кг). Большинство бытовых инструментов комплектуется малоёмкими аккумуляторами до 2,0 А·ч. Профессиональные модели, особенно тяжёлых инструментов вроде перфораторов пил, оснащают батареями от 3,0 А·ч и более.
• Напряжение. Определяет мощность и функциональность устройства. Измеряется в вольтах, для электроинструментов наиболее распространены батареи 9,6; 10,8; 12; 14,4; 18; 24 и 36 вольт.
• Вес и габариты. Весьма важные показатели, учитывая, что главное преимущество аккумуляторных инструментов это их мобильность. Зависят от типа и ёмкости.
• Диапазон рабочих температур. Аккумуляторы плохо переносят высокие и низкие температуры. Оптимальная среда 20°C, именно в таких условиях производители обычно измеряют рабочие характеристики.
• Срок службы. Определяется по количеству возможных циклов заряда-разряда до потери некоторого процента полезной ёмкости, эта величина устанавливается изготовителем. Продолжительность жизни батареи зависит от конструкции, режима эксплуатации, качества производства и используемых материалов. Кроме того, все аккумуляторы подвержены старению.
• Эффект памяти. Это восстановимая потеря ёмкости, которая проявляется у аккумуляторов при нарушении цикла зарядки и разрядки. Обычно наблюдается при подзаряде не до конца разряженной батареи. Она словно запоминает, что не была использована на полную мощность и в последующем сокращает свою ёмкость.
• Саморазряд. Этой характеристикой обладают все аккумуляторы, она определяет постепенную потерю заряда при отсутствии нагрузки. Нормальным показателем саморазряда считается потеря менее 1% ёмкости в сутки.
• Назначение. Каждому устройству требуется определённый тип аккумулятора, поэтому при выборе нужно убедиться, что он подходит. Кроме того, производители инструментов часто требуют использовать собственные батареи для соблюдения гарантийных условий.
• Скорость зарядки. Зависит от зарядного устройства, ёмкости и типа аккумулятора. Кроме того, на продолжительность зарядки может влиять качество элементов, температура, остаточная ёмкость и другие показатели. Литиевые батареи заряжаются в среднем за час, для никелевых может потребоваться 3-5 часов. В некоторых случаях больше, чтобы добиться максимальной эффективности, следуйте указаниям в инструкции к вашему электроинструменту.

Типы аккумуляторов для электроинструментов

Никель-кадмиевый аккумулятор (NiCd)

Никель-кадмиевую батарею изобрели ещё в 1899 году, но тогда она не стала распространена из-за дороговизны материалов и вредных газов, выделяемых во время работы. Новую жизнь этот тип аккумулятора получил в 1947 году, когда была создана герметичная конструкция, которая с тех пор практически не изменилась. NiCd батареи неприхотливы к хранению, транспортировке, неправильной эксплуатации, быстро и просто заряжаются, хорошо выдерживают нагрузки. Рабочая температура от −50 до +40°C, перезаряжать их можно при температуре до -10°C. Эти аккумуляторы наиболее подвержены эффекту памяти, поэтому им необходима полная разрядка для поддержания высокой функциональности. В среднем выдерживают 1000 циклов перезарядки, предел ёмкости 2,4 А·ч. Заявленный производителем уровень саморазряда не превышает 10% в месяц. NiCd имеют большие габариты, чем батареи других типов. Для инструментов выпускаются весом от 0,5 до 1 кг. В настоящее время из-за содержания токсичного кадмия их производство запрещено в странах Евросоюза, но благодаря невысокой цене и термоустойчивости они остаются на рынке.

Никель-металл-гидридный аккумулятор (Ni-MH)

Никель-металл-гидридные аккумуляторы начали разрабатывать в 1970-х, как замену никель-кадмиевым. Сейчас при таких же габаритах и весе они имеют большую ёмкость, экологичны и практически не обладают эффектом памяти. Но уровень саморазряда до двух раз выше, а срок службы составляет всего 200-500 циклов. Хотя у новых Ni-MH батарей с приставкой LSD (low self-discharge) эти показатели значительно улучшены, служат такие в два-три раза дольше. Цена Ni-MH несколько выше, чем у NiCd. Рабочая температура от −40 до +55 °C. Ёмкость до 3.0 А·ч, но исследователи заверяют, что у технологии есть потенциал для достижения более высокой плотности энергии.

Литий-ионный аккумулятор (Li-ion)

Литий-ионный аккумулятор выпустила компания Sony в 1991 году. Они обладают значительно меньшими весом и габаритами, чем никелевые батареи, но имеют большую ёмкость. Вес от 0,1 до 0,5 кг у самых ёмких. Считалось, что Li-ion не подвержены эффекту памяти, но последние исследования показывают, что это не так. Хотя он пренебрежительно мал, как и уровень саморазряда, который не превышает 3% в месяц. Литий-ионные аккумуляторы пожароопасны, поэтому большинство оснащают контроллером заряда, следящим за тем, чтобы не превышался допустимый уровень напряжения и температуры. Некоторые также ограничивают глубину разряда. Частая частичная подзарядка никак не вредит Li-ion батареям, в отличие от никелевых. Но не рекомендуется доводить такой аккумулятор до полной разрядки. При использовании 100% заряда батареи её хватит на 500 циклов, а при глубине разряда 50% на 1500. Литиевые аккумуляторы особенно подвержены старению, срок хранения обычно не превышает трёх лет. Работа литий-ионных батарей зависит от температуры среды и даже от атмосферного давления, при снижении которого (например в горах) можно наблюдать уменьшение ёмкости. Не рекомендуется использовать устройства с таким типом питания на холоде. Заявленный диапазон рабочих температур от -20°C до +60°C. Ёмкость Li-ion для инструментов может достигать 6.0 А·ч. Литиевые батареи достаточно дороги в производстве, что сказывается на цене.

Литий-полимерный аккумулятор (Li-pol)

Литий-полимерные аккумуляторы являются усовершенствованием технологии литий-ионных, но пока малораспространены. Они обладают теми же характеристиками, достоинствами и недостатками, но имеют почти в два раза большую удельную ёмкость, а при изготовлении предоставляют гибкость для создания любой формы. Они также требовательны к условиям эксплуатации и оснащаются контроллерными системами. По данным производителей рабочая температура от −20 до +40°C.

Заключение

Приобретая электроинструмент, обратите внимание на наличие запасного аккумулятора и доступность таких на рынке. Удобно иметь дополнительную батарею, но помните про эффект старения и не покупайте их впрок, даже неиспользуемые со временем теряют ёмкость и приходят в негодность. Крайне не рекомендуется хранить аккумуляторы в разряженном состоянии, никелевые и литиевые следует оставлять с зарядом около 40%, чтобы снизить потерю ёмкости. Берегите их от сильного нагревания, охлаждения и резких перепадов, помните, что оптимальная температура 15-20°C. Старайтесь использовать оригинальные зарядные устройства, в противном случае, смотрите на допустимые пределы напряжения и силы тока. Также имейте в виду, что сторонние производители не всегда используют качественные материалы. Во время работы аккумулятор нагревается, перед зарядкой ему следует дать остыть. Отключайте зарядное устройство от сети после завершения зарядки. Аккумуляторы содержат вредные для окружающей среды и человека вещества, поэтому требуют утилизации. Не выбрасывайте их с бытовыми отходами, а сдавайте использованные батареи в специальные пункты приёма. Запрещается вскрывать аккумуляторы и бросать их в огонь. В таблице перечислены аккумуляторы по возрастанию стоимости, их основные достоинства и недостатки: