Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы: Все для переделки шуруповерта на литий на AliExpress. Подводные камни и полезные аксессуары (часть 2)

Содержание

переделка шуруповерта на Li-ion без BMS своими руками

У многих мастеров на службе имеется аккумуляторный шуруповерт. Со временем батарея деградирует и все меньше и меньше держит заряд. Износ аккумулятора очень сильно влияет на время автономной работы. Постоянная подзарядка не выручает. В данной ситуации помогает «перепаковка» аккумулятора такими же элементами. Самые часто используемые элементы в аккумуляторах шуруповерта, это типа размер «SC». Но самое ценное у мастера, это ремонт своими руками.
Переделаем шуруповерт с батареей на 14.4 вольта. В шуруповертах часто используют мотор на широкий диапазон питающего напряжения. Так что в данном случае можно применить всего три Li-ion ячейки формата 18650. Платы контроля использовать не буду. Разряд элементов будет видно в работе. Как только не закручивается саморез, например, пора ставить на зарядку.

Переделка шуруповерта на Li-ion без платы BMS


Для начала разбираем нашу батарею. Внутри ее находится 12 элементов. 10 штук в один ряд и 2 во втором ряду. Ко второму ряду элементов приварена контактная группа. Оставляем пару элементов с контактной группой, остальное утилизируем.

Теперь нужно припаять провода для дальнейшей работы. Контакты оказались из материала, который не получается залудить, поэтому припаиваем провода к элементам. Минус к корпусу элемента, а плюс непосредственно к плюсовому пятачку. Старые элементы выполняют роль опоры в работе не участвуют.

Применять буду литий-ионные аккумуляторы формата 18650. Элементы бу. Нужны для доработки высоко-токовые элементы. Я свои элементы «переодел» в термо-усадку от Sanyo, старая была изрядно потрепанная. Проверил остаточную емкость Imax.
Соединяем аккумуляторы последовательно и припаиваем элементы головы. Аккумулятор практически готов.

Теперь обеспечим комфортную зарядку. Нужно установить разъем на четыре контакта. Я применил разъем со старой материнской платы на нужное мне количество контактов. Ответную часть взял со старого компьютерного блока питания.


Вырезаем отверстие под разъем. Разъем заливаем эпоксидным клеем или супер клеем с содой. Так же припаиваем провода.

Припаиваем провода к элементам. Провод с первого контакта разъема на плюс батареи. Провод со второго контакта разъема на плюс второго элемента, он же минус первого элемента и так далее. Так как заряжать буду «умным» зарядным устройством, то нужно сделать балансировочный провод.


В качестве разъема для подключения к зарядному устройству, буду использовать провод от блока питания компьютера. Провод через который запитывался флоппи дисковод. Отрезаем все ключи с разъема и он прекрасно подходит под зарядное. Распаивается просто. Красный провод к первому контакту разъема аккумулятора. Черный провод ко второму контакту разъема аккумулятора и т. д.

Подключаем к зарядному устройству и не забываем о силовых проводах. Проводок у нас является балансировочным. Устанавливаем на зарядном устройстве балансировку и ждем полного заряда.

Таким не хитрым способом можно для дома доработать аккумулятор шутуповерта.

Смотрите видео


Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы

Первые модели шуруповертов укомплектовывали никель-кадмиевыми аккумуляторными батареями Ni-CD (реже никель-металлогидридными АКБ Ni-MH). У них есть недостатки — «эффект памяти», прихотливость в хранении, увеличенный срок подзарядки и токсичность. Если заряжать не полностью разряженную батарею, то ее энергоемкость снижается, что при активной работе с инструментом доставляет дискомфорт. Чтобы устранить дефекты работы, шуруповерт в хорошем состоянии можно переделать под работу от литиевого аккумулятора. Выполнить модернизацию инструмента несложно без помощи мастера. Разберемся, как переделать шуруповерт на литиевые аккумуляторы, чтобы улучшить его эксплуатационные качества.

С какими сложностями можно столкнуться при модернизации?

Прежде чем приступать к работе, надо определить целесообразность доработки.

Некачественный или уже давно эксплуатируемый инструмент разумнее не переделывать — нерентабельно.

Цена необходимых материалов и затраченных усилий составит 2/3 стоимости самого оборудования.

Рациональнее купить новый шуруповерт или дрель. Стоит обдумать и другие моменты:
  • Литиевые аккумуляторные батареи стандарта 18650 (только они подойдут в качестве замены) имеют длину 6.5 см и диаметр 1.8 см. Посадочное гнездо для Ni-CD не подойдет для Li-ion. Размещать батареи придется в корпусе АКБ. При этом потребуется самостоятельно выполнить монтаж проводов и защитной микросхемы.
  • На выходе Li-ion напряжение равно 3.6 В. Этот параметр у Ni-CD равен 1.2 В. Новые АКБ могут быть просто несовместимы с оборудованием.
  • Литий-ионные АКБ не выдержат перезарядное напряжение больше 4.2 В и разрядное до 2.7 В. Работа в таком режиме очень быстро выведет из строя аккумуляторные элементы, поэтому установка защитной платы обязательна.
  • Родное зарядное устройство (прилагаемое к оборудованию для работы от Ni-CD) в 8 из 10 случаев использовать для Li-ion нельзя. Потребуется купить новое. Если в планах покупки нет, тогда надо еще переделать и зарядное устройство шуруповерта для работы от литиевых аккумуляторов, что тоже может иметь свои трудности.

Переделкой инструмента всех неудобств не исключить.

Новый литиевый АКБ выказывает плохие эксплуатационные характеристики при использовании в условиях низких температур. Надо взвесить все за и против, приступая к работе.

Плюсы и минусы модернизации шуруповерта


Один минус уже указан — быстрое снижение емкости элементов при температуре окружающей среды ниже +7-+100С. Есть и еще один — цена аккумуляторов, но в отличие от Ni-CD элементов литий-ионные батарейки значительно долговечнее. Никель-кадмиевые АКБ химически непредсказуемые. При выходе из строя одного аккумулятора, оставшиеся не дадут нужного напряжения для работы оборудования.

Замену проводят и по другим причинам:

  • Емкость литий-ионных батареек в 2 раза больше, чем у никель-кадмиевых тех же параметров;
  • Нет «эффекта памяти» заряда. Зарядку можно проводить при любом разряде элемента, в любое время.
  • Стандарт 18650 облегчит вес конструкции. Будет проще и легче работать.

Не надо забывать о необходимости устанавливать защитную плату (перегреваясь, Li-ion элемент взрывается, может спровоцировать возгорание) в ходе работ.

Какой литиевый аккумулятор выбрать?

В 7 из 10 случае для шуруповертов применяют 12-вольтовые аккумуляторные батареи.

Величина напряжения — определяющий фактор при выборе. Его можно уточнить в технической документации к прибору, в интернете.

Новые батарейки подбирают, учитывая:
  • Значение разрядного тока. Шуруповерты работают от аккумуляторов с высоким параметром разрядного тока. Уточнить необходимый параметр для конкретной модели можно в технической документации. Делать выбор батарейки только по ее емкости — ошибка, поскольку основным параметром является ток. Он может колебаться в пределах 15-30 А, иногда до 40 А.
  • Характеристики литий-ионных элементов.  Аккумуляторы стандарта 18650 должны иметь одинаковые характеристики емкости.
  • Количество новых батареек. Расчет выполнить несложно. Соотношение следующее — 3 Ni-CD равны 1 Li-ion. 12-вольтовый старый блок заменяют на блок из 3 литий-ионных элемента.

Рассчитывая число новых источников помнят, что повышенное напряжение (например, вместо 3 Li-ion взамен 10 Ni-CD взять 4 литиевых) увеличит износ оборудования, сократит срок эксплуатации. Но мощность увеличится. Поэтому нужно взвесить все за и против. Не стоит спешить и с установкой источников в инструмент. Первоначально их нужно полностью зарядить.

Процесс демонтажа корпуса аккумулятора

Корпус может быть собран шурупами, при помощи замковых механизмов и клея. В последнем случае переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы существенно усложнится. Клееный корпус нужно аккуратно разобрать по стыковочным швам. Их нужно разбить при помощи молоточка с пластиковой мягкой головкой. Нельзя повреждать части короба, иначе собрать его назад будет крайне проблематично, как и работать с инструментом. Саморезы-шурупы и защелки легко размыкаются.

Из разобранного короба нужно извлечь все содержимое. При последующей сборке понадобится контактная пластина (в некоторых моделях это полноценная клеммная сборка). С ее помощью будет выполнено подключение к зарядному устройству и т.д.

Методы соединения элементов батареи

Аккумулирующий энергию блок собирают одним из трех способов:

  • Точечная сварка. Если нет дома в наличие сварочного аппарата, можно обратиться к специалистам. Эта техника соединения элементов в блок является наиболее предпочтительной.
  • Пайка. Паяльник наверняка найдется в каждом доме. Но при спаивании все манипуляции нужно выполнять очень быстро, поскольку припой почти мгновенно охлаждается. Надо избегать длительного нагрева батареек. Высокие температуры повредят элементы. Если навыков пайки нет, лучше доверить работу специалисту.
  • Кассеты. Альтернативный, но не самый надежный способ. Контакты, полученные в процессе, будут обладать существенным переходным сопротивлением. Значит, нужно быть готовым к тому, что при больших токах она будет  быстро разрушаться. При помощи специальных кассет проводится быстрое соединение батареек в блок.

Чтобы напряжение суммировалось, а значение емкости не изменилось, нужно соединять элементы последовательно.


Завершающий этап

Теперь нужно объединить все части в единый блок. Точнее припаять провода к собранному блоку, а замет к защитной плате. Все действия следует согласовать со схемой подключения. Рекомендации по сборке:

  • К батарейкам делают припой проводов сечением 1.5 мм2. Для других целей можно брать более тонкие контакты — 0.75 мм2 в сечении.
  • Можно использовать термоусадочную трубку, чтобы исключить соприкосновение частей блока.
  • Соединить сборку с выходами «плюс» и «минус».
  • Протестировать спаянную схему.

Если все работает, корпус можно собирать.

Сборка готового аккумулятора

Сборка будет состоять из нескольких этапов:

  • Очистить все части корпуса.
  • Продумать размещение нового зарядного блока в корпусе. Аккумулятор будет по габаритам существенно меньше старого, поэтому его нужно надежно зафиксировать внутри короба, иначе вибрации при работе шуруповерта быстро выведут из строя блок. Для фиксирования блока можно применить герметик или обычный клей Момент.
  • Клеммник с припаянными проводами желательно постараться аккуратно поставить на старое место. Его также потребуется зафиксировать, если в корпусе не предусмотрены для этого пазы.
  • Монтаж защитной платы.
  • Объединение всех частей аккумуляторного блока. Проверка на надежность размещения. В некоторых моделях шуруповертов они зафиксированы клеем. Можно использовать Момент.

Несколько слов о том, как выбрать защитную микросхему

Выше было сказано, что без защитной платы инструмент не сможет стабильного и долго функционировать.

Поэтому прежде, чем начинать переделывать аккумулятор шуруповерта на литий 12 В или 18 вольт, нужно подобрать хорошую плату BMS.

На что обратить внимание при выборе?
  • Балансировку. Если она есть, значит, можно легко обеспечить равномерность заряда батареек. Балансировка предполагает и подбор платы по значению тока.
  • Значение тока. Ориентировочно параметр должен равняться 20-30 А. Если оборудование малой мощности, то берут плату с 20 А. Для мощных инструментов потребуется 30-40 А.
  • Параметры напряжения для отключения аккумуляторных батарей при каждой перезарядке. Достаточно 3.4 В.
  • Параметры напряжения для отключения оборудования. Плата подбирается под технические особенности блока. Минимальное значение — 2.6 В
  • Значение тока для срабатывания защиты. Предупреждение перегрузки оборудования.
  • Значение сопротивления транзисторов. Подойдет минимальный параметр.

Зарядное устройство

Осталось разобраться с тем, как выполнять зарядку инструмента. Его нельзя подключать к стандартному блоку питания. Необходимо зарядное устройство.

Заряд поступает через контроллер. Если заводское устройство не подходит, его переделывают при помощи доустановки недостающих элементов схемы. В их числе узлы прекращения зарядки, защитные компоненты и пр. Схема дорабатывается под основной определяющий параметр — ток зарядки.

При основательной доработке схемы зарядного устройства проводить модернизацию нерентабельно. Его легко заменить на универсальное оборудование или приобрести новое. Даже с покупкой зарядного устройства владелец шуруповерта приобретает по минимальной цене мощный инструмент с увеличенным сроком автономной работы.

Переделка 12В шуруповерта с Ni-Cd на Li-ion аккумуляторы - Гаджеты. Технологии. Интернет

Аккумуляторный инструмент мобильнее и удобнее в использовании по сравнению со своими сетевыми собратьями. Но не надо забывать и о существенном недостатке аккумуляторного инструмента, это как вы сами понимаете недолговечность батарей питания. Покупать отдельно новые аккумуляторы сопоставимо по цене с приобретением нового инструмента.

После четырех лет службы мой первый шуруповерт, а точнее батареи стали терять емкость. Для начала я из двух батарей собрал одну выбрав рабочие «банки», но и этой модернизации хватило ненадолго. Переделывал свой шуруповерт на сетевой - оказалось очень неудобно. Пришлось, купить такой же, но новый 12 вольтовый «Интерскол ДА-12ЭР». Батареи в новом шуруповерте прослужили еще меньше. В итоге два исправных шуруповерта и не одной рабочей батареи.

На просторах интернета много пишут, как решить данную проблему. Предлагается переделать отслужившие свой срок Ni-Cd батареи на Li-ion аккумуляторы типоразмера 18650. На первый взгляд ничего сложного в этом нет. Удаляешь из корпуса старые Ni-Cd батареи и устанавливаешь новые Li-ion. Но оказалось не все так просто. Ниже описано, на что следует обратить внимание при модернизации аккумуляторного инструмента.

Для переделки потребуется:

Начну с литий ионных аккумуляторов 18650. Приобретались на AliExpress.

Номинальное напряжение элементов 18650 - 3,7 В. По заявлению продавца емкость 2600мАч, маркировка ICR18650 26F, габариты 18 на 65 мм.

Преимущества Li-ion батарей перед Ni-Cd - меньшие габариты и вес, при большей емкости, а так же отсутствие так называемого «эффекта памяти». Но у литий ионных батарей есть серьезные недостатки, а именно:

1. Отрицательные температуры резко снижают емкость, что не скажешь про никель кадмиевые батареи. Отсюда вывод – если инструмент часто используется при отрицательных температурах, то замена на Li-ion не решит проблему.

2. Разряд ниже 2,9 - 2,5В и перезаряд выше 4,2В может быть критичным, возможен полный выход из строя. Следовательно, нужна BMS плата для контроля заряда и разряда, если ее не установить, то новые элементы питания быстро выйдут из строя.

В интернете в основном описывают, как переделать 14 вольтовый шуруповерт – он идеально подходит для модернизации. При последовательном соединении четырех элементов 18650 и номинальном напряжении 3,7В. получаем 14,8В. – как раз, что надо, даже при полной зарядке плюс еще 2В это не страшно для электродвигателя. А как быть с 12В инструментом. Возможны два варианта, установить 3 или 4 элемента 18650, если три то вроде бы маловато, особенно при частичном разряде, а если четыре – многовато. Я выбрал четыре и на мой взгляд сделал правильный выбор.

А сейчас про BMS плату, она тоже с AliExpress.

Это так называемая плата контроля заряда, разряда батареи, конкретно в моем случае CF-4S30A-A. Как видно из маркировки рассчитана она для батареи из четырех «банок» 18650 и ток разряда до 30А. Еще в нее встроен так называемый «балансир», который контролирует заряд каждого элемента отдельно и исключает неравномерную зарядку. Для правильной работы платы аккумуляторы для сборки берутся одной емкости и желательно из одной партии.

Вообще в продаже есть великое множество BMS плат с разными характеристиками. На ток ниже 30А брать не советую – плата постоянно будет уходить в защиту и для восстановления работы на некоторые платы нужно кратковременно подать зарядный ток, а для этого нужно вынуть аккумулятор и подключить к зарядному устройству. На плате, которую мы рассматриваем, такого недостатка нет, просто отпускаешь курок шуруповерта и при отсутствии токов короткого замыкания плата включится сама.

Для зарядки переделанного аккумулятора прекрасно подошло родное универсальное зарядное устройство. В последние годы «Интерскол» стал комплектовать свой инструмент универсальными ЗУ.

На фото видно, до какого напряжения BMS плата заряжает мою батарею совместно со штатным зарядным устройством. Напряжение на аккумуляторе после зарядки 14,95В немного выше нужного для 12 вольтового шуруповерта, но это скорее даже лучше. Мой старый шуруповерт стал резвее и мощнее, а опасения что он перегорит, после четырех месяцев использования постепенно развеялись. Вот вроде бы и все основные нюансы, можно приступать к переделке.

Разбираем старую батарею.

Выпаиваем старые банки и оставляем клеммы вместе с термодатчиком. Если удалить и датчик, то при использовании штатного ЗУ оно не включится.

Согласно схеме на фото, спаиваем 18650 элементы в одну батарею. Перемычки между «банками» должны быть выполнены толстым проводом минимум 2,5кв. мм, так как токи при работе шуруповерта большие, а при маленьком сечении резко упадет мощность инструмента. В сети пишут, что паять Li-ion аккумуляторы нельзя так как они боятся перегрева, и рекомендуют соединять при помощи точечной сварки. Паять можно только нужен паяльник по мощней не менее 60 ватт. Самое главное паять надо быстро, чтоб не перегреть сам элемент.

Должно получиться примерно так, чтобы вошло в корпус аккумулятора.


От платы до клеммы провода должны быть гибкие, как можно короче и сечение минимум 2,5 кв. мм.

Всю схему аккуратно помещаем в корпус и фиксируем любым уплотнителем, для предотвращения повреждения деталей.

Для фиксации клеммы просто поместил ее на место и расклинил деревянными клиньями. Осталось только собрать корпус.

Вес стандартного Ni-Cd аккумулятора как видно 558 грамм.

Вес переделанного аккумулятора 376 грамм, следовательно, инструмент стал легче на 182 грамма. В заключении хочу сказать, что данная переделка того стоит. Шуруповерт стал мощнее и заряда хватает намного дольше, чем с родным аккумулятором. Переделывайте, не пожалеете!

Переделка шуруповёрта на литиевые аккумуляторы

Многие владельцы шуруповёртов хотят переделать аккумуляторы от них на литиевые аккумуляторные элементы. На эту тему написано много статей и в настоящем материале хотелось бы суммировать информацию по этому вопросу. В первую очередь рассмотрим доводы в пользу переделки шуруповёрта на литиевые батареи и против нее. А также рассмотрим отдельные моменты самого процесса замены аккумуляторов.

 

Содержание статьи

Все за и против переделки аккумулятора шуруповёрта на литиевые элементы

Для начала следует задуматься, а нужна ли мне эта переделка? Ведь это будет откровенный «самопал» и в ряде случаев может привести к выходу из строя как аккумулятора, так и самого шуруповёрта. Поэтому, давайте, рассмотрим все за и против этой процедуры. Возможно, что после этого некоторые из вас решат отказаться от переделки Ni─Cd аккумулятора для шуруповёрта на литиевые элементы.

Аккумулятор шуруповёрта



 

Доводы «за»

Начнём с преимуществ:

  • Энергетическая плотность литий─ионных элементов значительно выше, чем у никель─кадмиевых, которые по умолчанию используются в шуруповёртах. То есть, аккумулятор на литиевых банках будет иметь меньший вес, чем на кадмиевых при той же ёмкости и выходном напряжении;
  • Зарядка литиевых аккумуляторных элементов происходит значительно быстрее, чем в случае Ni─Cd. Для их безопасной зарядки потребуется около часа;
  • У литий─ионных аккумуляторов отсутствует «эффект памяти». Это значит, что их необязательно полностью разряжать перед тем, как ставить на зарядку.

Теперь о недостатках и сложностях литиевых аккумуляторов.

Вернуться к содержанию
 

Доводы «против»

  • Литиевые аккумуляторные элементы нельзя заряжать выше 4,2 вольта и разряжать ниже 2,7 вольта. В реальных условиях этот интервал ещё более узкий. Если выйти за эти пределы аккумулятор можно вывести из строя. Поэтому, кроме самих литиевых банок вам потребуется подключить и установить в шуруповёрт контроллер заряда-разряда;
  • Напряжение одного элемента Li─Ion 3,6─3,7 вольта, а для Ni─Cd и Ni─MH это значение 1,2 вольта. То есть, возникают проблемы со сборкой аккумуляторной батареи для шуруповёртов с номиналом по напряжению 12 вольт. Из трёх литиевых банок, соединённых последовательно, можно собрать АКБ номиналом 11,1 вольта. Из четырёх ─ 14,8, из пяти ─ 18,5 вольта и так далее. Естественно, что и пределы напряжения при заряде-разряде также будут другие. То есть, могут возникнуть проблемы совместимости переделанной батареи с шуруповёртом;
  • В большинстве случаев в роли литиевых элементов для переделки используются банки стандарта 18650. По размерам они отличаются от Ni─Cd и Ni─MH банок. Кроме того, нужно будет место для контроллера заряда-разряда и проводов. Всё это нужно будет уместить в стандартном корпусе АКБ шуруповёрта. Иначе работать им будет крайне неудобно;
  • Зарядное устройство для кадмиевых аккумуляторов может не подойти для зарядки батареи после её переделки. Возможно, потребуется доработка ЗУ или использование универсальных зарядок;
  • Литиевые аккумуляторы теряют работоспособность при отрицательных температурах. Это критично для тех, кто использует шуруповёрт на улице;
  • Цена литиевых аккумуляторов выше кадмиевых.

Вернуться к содержанию
 

Замена аккумуляторов в шуруповёрте на литиевые

Что нужно прикинуть перед началом работ?

Нужно определиться с количеством элементов в батарее, что в итоге решает величину напряжения. Для трёх элементов потолок будет 12,6, а для четырёх ─ 16,8 вольта. Речь идёт о переделке широко распространённых аккумуляторов с номиналом 14,4 вольта. Лучше выбрать 4 элемента, поскольку при работе напряжение довольно быстро просядет до 14,8. Различие в несколько вольт не отразится на работе шуруповёрта.

Кроме того, большее количество литиевых элементов даст большую ёмкость. А значит, большее время работы шуруповёрта.

Литиевые аккумуляторные элементы 18650



Далее нужно правильно выбрать сами литиевые элементы. Форм-фактор без вариантов – 18650. Основное, на что нужно смотреть, это разрядный ток и ёмкость. По статистике при штатной работе шуруповёрта потребляемый ток находится в диапазоне 5─10 ампер. Если резко нажать на кнопку запуска, то ток может на несколько секунд подскочить до 25 ампер. То есть, вам нужно выбирать литиевые аккумуляторы 18650 с максимальным значением разрядного тока 20─30 ампер. Тогда при кратковременном увеличении тока до этих величин, аккумулятор не будет повреждён.

Номинальное напряжение литиевых элементов 3,6─3,7 вольта, а ёмкость в большинстве случаев составляет 2000─3000 мАч. Если позволяет корпус аккумулятора, можете взять не 4, а 8 элементов. По два соединить их в 4 параллельные сборки, а затем уже их подключить последовательно. В результате вы сможете нарастить ёмкость АКБ. Но далеко не в каждый корпус удастся упаковать 8 банок 18650.

И последний подготовительный этап – это выбор контроллера. По своим характеристикам он должен соответствовать по номинальному напряжению и току разряда. То есть, если вы решили собирать батарею 14,4 вольта, то выбираете контроллер с этим напряжением. Рабочий ток разряда обычно выбирается в два раза меньше, чем предельно допустимый ток.

Плата контроллера заряда-разряда


Выше мы установили, что предельно допустимый кратковременный ток разряда для литиевых элементов 25─30 ампер. Значит, контроллер заряда-разряда должна быть рассчитана на 12─15 ампер. Тогда защита будет срабатывать при увеличении тока до 25─30 ампер. Не забывайте также о габаритах платы защиты. Её вместе с элементами нужно будет уместить в корпус АКБ шуруповёрта.

Вернуться к содержанию
 

Замена аккумуляторов

Ну а дальше идёт сам процесс сборки. Сначала разбираете корпус аккумулятора. Если это модель на 14,4 вольта, то внутри будут 12 никель─кадмиевых аккумуляторов номиналом 1,2 вольта.

Сборка никель─кадмиевых аккумуляторов



Всю эту гирлянду нужно отпаять или откусить. У вас должен остаться только разъём с плюсовым и минусовым выводом. Термодатчик можно также убрать, а вместо него подобрать контроллер с термопарой, которая будет отключать банки при перегреве.

После этого нужно спаять купленные элементы в сборку с последовательным соединением. Далее к ней припаивается контроллер в соответствии с его схемой. При этом подключаются балансировочные точки. На плате есть для них специальный разъём, а часто и провода с коннектором поставляются в комплекте.

Корпус аккумулятора шуруповёрта

После сборки батареи припаиваются выводы на плюс и минус, и вся конструкция помещается в корпус. В принципе, процесс на этом закончен. Проблемы могут возникнуть лишь с зарядным устройством. Но в большинстве случаев штатные зарядки для шуруповёртов заряжают литиевые элементы без проблем. При этом заряд банок идёт через контроллер, поэтому ничего страшного с самими элементами не произойдёт.

В сети можно встретить рекомендации по экономии на плате контроллера. То есть, покупается модель подешевле, рассчитанная на меньший ток. А чтобы она не ограничивала работу шуруповёрта, разряд делают не через контроллер, а напрямую от банок. А их зарядка, как положено, идёт через контроллер.


Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления, дополнения и собственный опыт оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию

Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно

В прошлый раз я рассказал как правильно переделать батарею для аккумуляторного инструмента. Также я писал, что расскажу об особенностях заряда, а предметом обзора на этот раз выступит плата DC-DC преобразователя.
Кому интересно, прошу в гости.

Изначально я планировал ограничиться двумя частями, переделкой батареи и зарядного. Но пока готовил обзор, в голове созрела идея для третьей части обзора, более сложной.
А в этой части я расскажу как можно переделать родное трансформаторное зарядное, если оно еще работает, ну или если еще жив силовой трансформатор.

Платка преобразователя была заказана довольно давно в количестве нескольких штук (про запас), заказывалась специально для этой переделки, потому как имеет некоторые особенности, впрочем не буду забегать далеко, будем последовательны.

Для начала я разделю зарядные устройства не три основных типа:
1. Самые простые — трансформатор, диодный мост и несколько деталей. Такими зарядными комплектуют ультрабюджетный инструмент.
2. Фирменные. По сути то же самое, но в состав уже входят простенькие «мозги», автоматические отключающие заряд в конце.
3. «Продвинутые» — импульсный блок питания, контроллер заряда, иногда заряд нескольких батарей одновременно.

Инструмент из первой категории редко попадает под переделку, так как часто проще (и дешевле) купить новый, а третья категория обычно имеет свои сложности по переделке. В принципе можно переделать и устройства третьей группы, но не в рамках статьи, так как типов таких зарядных очень много и к каждой нужен индивидуальный подход.

В этот раз я буду переделывать зарядное устройство из второй группы, фирменное, хотя и простое. Но при этот переделка имеет много общего и с первой группой, потому будет полезна большему количеству читателей.

Для того, чтобы зарядить аккумулятор надо не просто подключить его к блоку питания, такой эксперимент обычно заканчивается не очень хорошо. Надо подключить его к зарядному устройству. И здесь наступает небольшое непонимание, так как довольно много людей привыкло называть зарядными устройствами небольшие блоки питания от которых они заряжают свои смартфоны, планшеты и ноутбуки. Это не зарядные устройства, а блоки питания.

Чем же отличается зарядное устройство от блока питания.
Блок питания предназначен выдавать стабилизированное напряжение в диапазоне заявленных токов нагрузки.
Зарядное устройство обычно сложнее, так как выходное напряжение у него зависит от тока нагрузки, который в свою очередь ограничен. При этом в зарядном устройстве находится узел прекращающий заряд в конце, а также иногда и защита от подключения аккумулятора в неправильной полярности.

Самое простое зарядное устройство это просто блок питания и резистор (иногда лампа накаливания, что даже лучше) последовательно с аккумулятором. Такая схема ограничивает тока заряда, но как вы понимаете ничего больше она сделать не может.

Чуть сложнее, когда ставят еще и таймер, отключающий заряд после определенного времени, но такой принцип быстро «убивает» аккумуляторы.
Например так сделано в одном из недорогих зарядных для шуруповертов (фото не мое).


Следующим классом идут более «умные » зарядные устройства, хотя по сути они не на много лучше предыдущего.
Например вот фото фирменного зарядного устройства Bosch, предназначенного для заряда NiCd аккумуляторов.Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
Но все эти зарядные устройства кажутся очень простыми после взгляда на современные варианты для заряда литиевых аккумуляторов.Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильноПеределка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
Конечно последний вариант не совсем вписывается в нашу концепцию переделки, так как на желательно чтобы наше зарядное не только заряжало правильно, а и стоило при этом минимальных денег.

Зарядные устройства китайских шуруповертов выглядят конечно не в пример проще, но опять же, делать с нуля такое устройство вряд ли кто то захочет, хотя именно это я и планирую сделать в третьей части, правда корректнее.

Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
И так, для начала предположим что у нас на руках имеется зарядное устройство которое просто не подходит под новый тип аккумуляторов, но является исправным. Ну или по крайней мере у него исправен трансформатор.
Как я писал выше, можно даже использовать просто резистор или лампочку, но это «не наш метод».

Условная схема типичного недорогого зарядного устройства выглядит примерно так:
Трансформатор, диодный мост, тиристор и схема управления. Правда иногда вместо тиристора стоит реле, ток никак не ограничивается и может присутствовать схема термоконтроля от перегрева (хотя и она не всегда спасает.


Но нам от этой схемы нужно только трансформатор и диодный мост, правда придется добавить еще конденсатор, так мы получим некую исходную неизменную часть, она отмечена красным и дальше меняться не будет.
Диодный мост обычно находится на плате и при необходимости его можно использовать (если он исправен). Т. е. по большому счету можно выпаять из платы все радиоэлементы, оставив только четыре диода и клеммы для подключения батареи, а саму плату использовать как основу.
Катод у диодов помечен полоской, точка, где соединяются два вывода помеченные полоской — плюс, соответственно точка соединения «не меченных» выводов — минус. К двум другим точкам соединения подключается трансформатор.Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
Правда открыв зарядное устройство вы можете увидеть и такую картину (не обращайте внимание на отсутствие трансформатора):
В этом случае придется выпаивать все.Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
Диоды на плате удобно заменить на готовый диодный мост, к выводам АС подключается трансформатор, + и — соответственно идут дальше в схему.
Можно конечно сказать как подобрать конденсатор, но я советую не заморачиваться и поставить такой как на фото, емкость 1000мкФ, напряжение 35 Вольт. Емкость можно и больше, например 2200, а напряжение 50 или 63 Вольта, большая емкость и напряжение смысла не имеют, а только увеличат габарит конденсатора.
Конденсатор можно любой, подойдет даже «нонейм». Да, ставить его надо в любом случае, независимо от исправности диодного моста.Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
Теперь переходим к самому зарядному, а точнее к его вариантам, этот узел помечен на последней схеме прямоугольником.
Самый простой и при этом относительно правильный способ, поставить микросхему стабилизатора напряжения LM317.
Но как я писал выше, ток заряда надо ограничивать. Да, многие схемы могут не только ограничивать, а и стабилизировать его, но по большому счету аккумуляторам неважно, будет ток заряда 1, 2 или 3 Ампера, неважно будет ли он стабилен в процессе заряда или «плавать», важно чтобы ток заряда не превышал установленный для аккумуляторов. Хотя для аккумуляторов, которые ставят в шуруповерты превысить его тяжело, так как они могут работать не только при больших токах разряда, но и заряда.
Простейшее решение, перевести микросхему LM317 из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока, а если говорить точнее, то добавить режим стабилизации тока.
Достигается это добавлением одного резистора, как показано на схеме.
Номинал резистора рассчитать очень просто: 1.25/I (ток в Амперах) = R (номинал резистора в Омах).
Например нужен ток 1.5 Ампера, тогда будет 1.25/1.5= 0.83 Ома.
Номиналы резисторов делителя напряжения также рассчитать довольно просто, но я бы советовал последовательно с верхним резистором поставить подстроечный, чтобы точно выставить напряжение, так как в отличии от тока здесь точность важна.
Можно воспользоваться специальным калькулятором, но он не очень удобен, потому предложу номиналы без него, для напряжения 12.6 Вольта (3 последовательных аккумулятора 3.7 Вольта) верхний резистор нужен 1.5кОм, последовательно с ним подстроечный 200 Ом, а нижний резистор 13кОм.

Я специально указал, что подстроечный резистор ставится последовательно с верхним резистором. В случае обрыва на выходе будет минимальное напряжение. Если оборвать нижний резистор, то на выходе будет максимальное напряжение. Кстати, в распространенных платах DC-DC преобразователей сделано наоборот, в случае обрыва подстроечного резистора они дадут на выход максимальное напряжение.

Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
Все хорошо в вышеприведенной схеме, простота, цена, но большая выделяемая мощность сводит на нет все преимущества, так как радиатор будет нужен весьма внушительный, потому для больших токов заряда она не очень подходит.

Более правильным вариантом будет применить понижающий DC-DC преобразователь. Например такой:


Конечно в исходном виде он не будет ограничивать ток, но при желании его можно доработать (на тот случай если он уже есть).
Доработка проста и я ее уже описывал в одном из своих обзоров, правда там в конце я применял ее как драйвер светодиодов, но по сути это неважно.
Надо:
1 транзистор типа BC557 или любой аналог (да хоть известный КТ361 или КТ3107)
2 резистора номиналом 33-200 Ом любой мощности.
1 резистор в качестве токового шунта
1 керамический конденсатор 0.1мкФ.

Токоизмерительный резистор рассчитывается очень просто, как и в случае с LM317, только значения чуть другие.
0,6/I (ток в Амперах) = R (номинал резистора в Омах).
Например нужен ток 1.5 Ампера, тогда будет 0,6/1.5= 0.4 Ома.

Выход добавочной схемы подключается к выводу 4 микросхемы LM2596, если применена другая микросхема, то ищем в описании вывод помеченный как FB и подключаем к нему.

В таком варианте при помощи подстроечного резистора устанавливаем выходное напряжение (на холостом ходу). Правда такая схема может немного недозаряжать аккумуляторы, хотя и не сильно, но это плата за простоту. Чтобы заряжать полностью, надо переключить вход измерения напряжения (один из резисторов делителя напряжения) к выходу всей схемы.


Все вышеприведенные способы заряда работоспособны, но не очень удобны.
Более правильно будет применить плату, которая «умеет» не только стабилизировать выходное напряжение, а и ток.
Например вот такая платка. Отличить подходящие платы от других весьма просто, в описании должно быть написано — DC-DC StepDown, а на плате присутствовать как минимум два подстрочных резистора. Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
Но помимо регулировки выходного тока данная плат имеет еще дополнительный бонус в виде индикации:
1. Светодиод вверху, показывает режим ограничения тока
2. Пара светодиодов внизу, показывают окончание заряда.

Индикация заряда аккумулятора реализована очень просто, переключение светодиодов происходит при падении тока ниже чем 1/10 от изначально установленного. Такой режим работы очень распространен и используется во многих простых зарядных устройствах.
Т.е. к примеру мы установили ток заряда в 1.5 Ампера, подключили аккумулятор, когда ток заряда упадет ниже чем 150мА, то один из светодиодов погаснет, а второй засветится, показывая тем самым, что процесс заряда окончен.
Обзоры данной платы делал коллега ksiman, потому для более детального описания проще дать ссылку.

Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
Схема данной платы также из указанного выше обзора, возможно будет полезна.
Получается, что данная плата весьма неплохо подходит для заряда аккумуляторов, сначала выставляем напряжение окончания заряда из расчета 4,2 Вольта на элемент, а затем ток заряда.
Для гурманов можно предложить такую же плату, но с индикацией тока заряда и напряжения на батарее, но как по мне, то в данном случае это лишнее.
Я делал обзор этой платы, собственно это и есть фото из того обзора, там же я показывал как самому сделать импульсный блок питания.Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
Так будет выглядеть этот вариант на блок схеме.Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
Вот мы потихоньку и подобрались к предмету обзора, который прежде всего заинтересовал своей низкой ценой. У меня очень большие подозрения насчет «фирменности» установленной микросхемы, но если не использовать ее на все заявленные 3 Ампера, то она вполне жизнеспособна.

Так получилось, что изначально я не думал делать обзор данной платы и хотя их было куплено 4 штуки, но дома у меня осталась всего одна и та уже со следами моего вмешательства.
Я выпаял родные светодиоды и припаял другие.

Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
В исходном виде на плате расположены три светодиода:
1. Заряжено.
2. Заряд
3. Индикация ограничения тока.

Как работает индикация.
Светодиоды Заряд и Заряжено включены так, что светит только один из них, потому можно их рассматривать как один. В платах без регулировки тока при которой будет срабатывать индикация, переключение происходит при падении тока заряда ниже 1/10 от установленного резистором — Ограничение тока. В обозреваемой плате можно установить произвольный ток срабатывания, я бы советовал выставить 1/5.

Светодиод индикации ограничения тока работает несколько по другому, он светит когда происходит ограничение тока, т.е. когда ток при установленном напряжении стремится вырасти больше, чем установлено регулятором.
Например выставили ток 1 Ампер и 10 Вольт (условно), подключили нагрузку, которая при 10 Вольт потребляет 0.5 Ампера. На выходе будет 10 Вольт 0. 5 Ампера. Затем подключили нагрузку, которая при 10 Вольт будет потреблять 1.5 Ампера, на выходе будет 1 Ампер и 8 Вольт (условно), т.е. плата снизит напряжение до такого значения при котором ток на выходе не будет превышать установленного и при этом засветит светодиод.

Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
Также на плате находится три подстроечных резистора:
1. Регулировка выходного напряжения.
2. Регулировки порога срабатывания индикации окончания заряда.
3. Регулировка порога ограничения выходного тока.

Плата весьма простая, на ней расположена собственно микросхема LM2596, стабилизатор 78L05 и компаратор LM358.
LM2596 собственно ШИМ контроллер.
78L05 используется дли питания компаратора и как источник опорного напряжения.
LM358 «следит» за током и попутно управляет индикацией

Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
В качестве токового шунта работает дорожка на печатной плате.
Такой метод измерения тока не очень хорош, так как ток будет «плавать» в зависимости от температуры платы, но так как для нас стабильность выходного тока не имеет значения, то можно не обращать на это внимание. Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
Расположение контактов, органов управления и индикации со страницы товара.
Платы с возможностью ограничения выходного тока весьма хорошо подходят для заряда аккумуляторов. А те платы, которые имеют индикацию окончания заряда, позволяют еще и получить некое удобство, позволяющее знать что аккумулятор заряжен.
Но есть у всех вышеперечисленных способов один минус, все эти варианты не могут отключить аккумулятор после окончания заряда, т.е. полностью прекратить процесс.
Конечно мне скажут, а как же живут аккумуляторы в блоках бесперебойного питания. А вот здесь есть особенность, у некоторых типов аккумуляторов есть понятие — циклический заряд и так называемый Standby, т.е. поддерживающий. Тот же свинцовый аккумулятор в циклическом режиме заряжают до 14.3-15 Вольт, а в дежурном только до 13.8-13.9 Вольта.

Если аккумулятор не отключить, то небольшой ток заряда всегда будет через него течь, и хотя литиевым аккумуляторам в этом плане немного «повезло», ток у них падает очень значительно, но все равно, оставлять их в таком режиме не рекомендуется.
Дело в том, что кадмиевые или свинцовые просто начинают разрушаться, нагреваться и все, а с литиевыми возможно возгорание. Да, литиевые аккумуляторы имеют защитный клапан, но лишняя защита никогда не мешает.

Очень часто задают вопрос — а как же плата защиты, ведь она может отключить аккумулятор по завершении заряда. Может и не только может, а и отключит, только сделает это она не при 4.2 Вольта на элемент, а при 4.25-4.35 Вольта, так как функция отключения для нее скорее защитная, а не основная. Потому так делать крайне не рекомендуется.

Собственно потому я придумал простенькую схемку, которая будет отключать аккумулятор по завершению заряда. Принцип работы очень прост (потому имеет некоторые ограничения). Подключили аккумулятор, так как конденсатор С1 разряжен, то через него течет ток, который открывает транзистор, а он подает ток на реле. Реле подключает к зарядному аккумулятор, а дальше реле питается через оптрон, который подключен к выходу индикации заряда платы преобразователя.


Соответственно была разработана небольшая платка, причем в универсальном исполнении.
Ну а дальше все просто и знакомо, печатаем плату на бумаге, переносим на текстолит, травим.
Кому интересно, процесс изготовления печатных плат подробно показан в этом обзоре.

Когда я придумывал схему, то старался ее максимально упростить, применив минимум компонентов.
1. Реле — любое с напряжением обмотки 12 Вольт (для вариантов с 3-4 аккумуляторами) и контактами рассчитанными на ток хотя бы 2х от тока заряда.
2. Транзистор — BC846, 847, или известный КТ315, КТ3102, а также аналоги.
3. Диод — любой маломощный диод.
4. Резисторы — любые в диапазоне 15 — 33кОм
5. Конденсатор — 33-47мкФ 25-50 Вольт.
6. Оптрон — PC817, стоит на большинстве плат блоков питания.

Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
Собрал плату.Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
Плату я сделал универсальной, можно применить вместо реле полевой транзистор, часть компонентов остается та же, что и была до этого. Кроме того такой вариант более универсален, так как подходит для шуруповертов с 3-4-5 аккумуляторами.
Но у такой платы есть недостаток. Внутри транзистора есть «паразитный» диод и если оставить аккумулятор подключенным к зарядному устройству, но выключить его из розетки, то аккумулятор будет разряжаться через схему зарядного. В том варианте, что я показал выше, будет похожая проблема, но там ток совсем маленький, около 0.5мА и для полного разряда аккумулятору понадобится около 4000 часов.

Здесь применены немного другие номиналы, хотя по сути важен только номинал резисторов R4 и R5. Номинал R5 должен быть по крайней мере в 2 раза меньше чем у R4.


Подбираем компоненты для будущей платы. К сожалению транзистор скорее всего придется купить, так как в готовых устройствах такие применяются редко, они могут встречаться на материнских платах, но крайне редко.Переделка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильноПеределка шуруповерта на литий, часть вторая, заряжаем правильно
Плата универсальная, можно применить реле и сделать по предыдущей схеме, а можно применить полевой транзистор.

Пособие для переделки шуруповёрта и зарядки на Li-Ion. Легкое понижение тока в MT3608 для зарядки переделанных Ni-Cd в Li-Ion аккумуляторов для шуруповёрта — Технический блог

(Last Updated On: 03.04.2020)

Если у Вас есть (или завалялся у знакомых) старый шуруповёрт на Ni-Cd и все аккумуляторы сели, да ещё зарядное сломалось (сгорело), закажите на али плату MT3608 за 40р, поищите старое зарядное устройство от сотового телефона (у всех навалом) и старые аккумуляторы от ноутбука (из них нам нужны аккумуляторы Li-Ion 18650).

Сегодня мы будем переделывать старый шуруповёрт с никель-кадмиевых аккумуляторов на литий-ионные, и соответственно модифицировать его зарядное устройство.

Всё легко переделывается. Начнём с аккумуляторов.

Если шуруповёрт был на 12В, нам будет нужно 4 аккумулятора 18650 (16.8В максимум), если на 14.4В — 5 шт (21В максимум), если на 18В — то 6 шт (25.2В максимум). Запас прочности электродвигателя и других механизмов в шуруповёрте большой, а нам повышение мощности не помешает.

Сначала тестируются аккумуляторы 18650 Li-Ion, если есть из чего выбирать, подбираются с одинаковой ёмкостью. Дорого и точно это можно сделать с помощью прибора BT-C3100 V2.2 или аналогичного. Заводская ёмкость аккумуляторов 18650 из ноутбуков 2000-2200 мАч, написана на них, если нет, то можно делить на 2 ёмкость, написанную на шильдике бучного аккумулятора. Прогонка будет лучше, если дать 3 цикла заряд/разряд. Если замеренная ёмкость на 5-10% ниже написанной, то допустимо, если же ёмкость сильно ниже — то аккумуляторы потеряли ёмкость. Также замеряем в приборе внутреннее сопротивление аккумуляторов и оно тоже должно быть одинаковым.

Без точных приборов достаточно зарядить Li-Ion 18650 аккумуляторы до 4.2V в любой подходящей к ним зарядке с ограничением по напряжению, дать одинаковую нагрузку и через одинаковое время замерить на них напряжение. Если упало до одинаковых величин, то нормально. Например, нагружаем полностью заряженный 18650 на нагрузку 3-5 Ом (ток от 1.5 до 0.8 А), и через одинаковое время (к примеру три минуты) меряем, сколько осталось от 4.2В под нагрузкой и без нагрузки. Если конечное напряжение под нагрузкой и без нагрузки одинаково, аккумуляторы подходят. Это говорит об одинаковой нагрузочной способности и одинаковом внутреннем сопротивлении.

Из корпуса сменного аккумулятора выкидываем старые севшие/замкнувшие Ni-Cd аккумуляторы, и запаиваем вместо них Li-Ion на требуемое нам напряжение. У самих аккумуляторов Li-Ion лучше оставить плоские соединители от ноутбука, но, если всё же будете паять к Li-Ion провода, место пайки охлаждайте обдувом, паяйте быстро с флюсом или кислотой, чтобы уменьшить время нагрева поверхностей аккумулятора, во избежание выхода из строя. Провода для пайки берите от старого компьютерного БП, или толще.

Лучше будет, если аккумуляторы припаять через плату балансира зарядки: «4S или 6S balance protection board», она не даст аккумуляторам перезарядится выше 4.2V. Также через такую плату будут лучше заряжаться разноёмкостные аккумуляторы, но в случае разных аккумуляторов будут намного быстрее деградировать менее ёмкие, потому как они будут разряжаться ниже минимального напряжения 2.8V, в то время как на более ёмких ещё будет запас напряжения. Шуруповёрт ещё крутит, но более слабые аккумуляторы уже деградируют.

Затем проверяем, как крутит шуруповёрт на Li-Ion акках, обычно это повышение мощности на 20-40% и уменьшение веса сменного аккумулятора.

Теперь переходим к переделке зарядки, особенно, если она сгорела, или её нет. У разных фирм они разные, Bosch, Shturm, Hitachi, всё разное. Из корпуса зарядки можно достать всю начинку, кроме клеммной колодки. По большому счету, нам нужна только клеммная колодка для подключения сменного аккумулятора. Конечно же, в корпусе всё будет лучше. Мне было слишком много тока от тяжелого трансформатора, и он был тяжел, поэтому я нашел ему лучшее применение (в лабораторный БП).

Припаиваем выход зарядного для сотового к плате MT3608 на VIn контакты, плюс, минус. Включаем, подкручиваем резистор до нужного нам напряжения на выходе, это 16.8, 21 или 25.2В соответственно, какой у вас аккумулятор Li-Ion.

MT3608 — это Step Up (повышающий) конвертер напряжения с широтоимпульсной модуляцией, на обычных платах выходной конденсатор нужно перепаять на большой контакт выхода VOut+ и соответственно зачистить землю рядом с ним для припайки конденсатора. Это недоделка китайцев, плата худо работает с завода..

Делаем ограничение тока заряда, для этого нам нужен резистор 5-15 Ом и самый простой и мелкий диод. Припаиваем провод плюса VOut+ напрямую к клеммной колодке на плюс аккумулятора. А VOut- через резистор в минусовом проводе. С измерительной точки резистора диод (анодом) мы припаяем (катодом с полоской) на сигнал FB  микросхемы, это 3-й контакт MT3608, мелко, но он прозванивается на потенциометре с другой стороны платы, куда легче паять.

Подключаем аккумулятор на зарядку и проверяем ток заряда, это будет от 50 мА (15 Ом) до 200 мА (5 Ом). Соответственно ток с сотовой зарядки будет, к примеру 50мА*(21В/5В/КПД) =300мА, а для 200мА*(21В/5В/КПД)=1200мА (может быть слишком большим, не каждая сотовая зарядка это потянет). Проверяем зарядку, если она греется или напряжение с неё проседает с 5В до 2.5В, то следует уменьшить ток, во избежание перегрева.

Вы спросите, почему такой маленький ток зарядки, ведь будет долго заряжаться.. Первый момент, при больших токах заряда, близких к 1.0C (С-ёмкость Li-Ion аккмулятора), время заряда около часа, аккумулятор точно умирает через 1-2 года таких зверств. Второе, даже старые Li-Ion аккумуляторы имеют свойство восстанавливаться при низких токах зарядки (если конечно химия не потекла и не вздулись), и зарядка низким током точно продлит жизнь аккумулятора. Можно посмотреть https://www.youtube.com/watch?v=ep8o8DVPz_0 для изучения вопроса.

Плюсы: бОльшая ёмкость Li-Ion аккумуляторов, повышенная мощность шуруповёрта, лёгкий вес, бОльшее время службы. Минимум переделок, легкодоступные детали. Если трансформатор в зарядном рабочий, то это бонус (для лабораторного БП).

Минусы: долгое время полного заряда (10-20 часов). Крайне не желательно сажать Li-Ion аккумуляторы ниже 3V на ячейку, то бишь делать полный разряд (когда шуруповёрт крутит значительно слабее), Li-Ion аккумуляторы намного ранее теряют ёмкость на холоде, уже при 0 градусов шуруповёрт мало проработает (Можно одеть перчатку или платок или шарф только на аккумулятор шуруповёрта для непродолжительной работы на холоде, или отогревать только аккумулятор в помещении на отопительной батарее).

Крайне не советую покупать дешевые яркие китайские аккумуляторы в магазинах, их ёмкость значительно меньше заявленной! Уж лучше на али взять NCR18650B Li-Ion 3400 мАч Panasonic (4шт — 1100р), они реальные.

UPD:

Вместо зарядки от сотового можно брать 5В или 12В с компьютерного БП или БП от роутера/модема.

Upd2:

Как-то мне попалась очень слабая китайская зарядка от сотового. Написано 5В, 450мА. Даже при 21V 50 мА, MT3608 перегружало зарядку и напряжение на выходе падало до 2В, зарядка закипала. Что пришлось переделать:

Сначала я сделал ограничение напряжения начала преобразования Uвх для MT3608 (чтобы конвертер не переводил БП зарядного в состояние 2В 2А, когда всё начинало сильно грется и сгорать). На схеме из простых деталей резистор R2 можно заменить подстроечником на 1-10-100кОм (оптимально 10к и R1 10к тогда). Это дало возможность заводится StepUp конвертору только от повышенного входного напряжения, максимальный ток для китайской зарядки был при напряжении 4.3 В, если чуть повысить подстроечником, работа конвертера прекращалась и напряжение подскакивало до 5В.

Ещё захотелось поднять зарядный ток, 21V 80 мА было мало..

Чем выше напряжение на вторичной обмотке высокочастотного трансформатора преобразователя БП зарядки, тем больше мощности можно снять при одинаковом токе (а максимальный ток зависит от сечения провода), но можно дойти до перенасыщения или перегрева трансформатора, и схема БП может уходить в защиту или сгорать..

На выходе в БП зарядки есть оптрон обратной связи и стабилитрон на 3-4 Вольта или резисторы для стабилизации 5.2В. Мне повезло и попалось зарядное в том числе и с защитным стабилитроном на 7.5В, который я запаял вместо измерительного стабилитрона, и получил на выходе зарядного 9В. Выше 10В зарядное для сотового лучше не разгонять, обычно на 11-12 вольтах идёт срыв стабилизации..

В итоге подкрутил ограничение потребления входного напряжения на 8.2 вольта, получил на выходе конвертера 21V 140мА, в итоге 13 часов заряда для моих 2000мАч аккумуляторов 18650 нормально.

Тэги: из подручных деталей, можно везде найти, легкодоступные,  легко переделать, простота, проще, когда ничего нет.

Оставляйте комментарии, делитесь опытом, советуйте, у кого что получилось, как лучше переделать.. Если снимите видео по переделке, выложите сюда ссылку..

Преобразование кресла-коляски на литиевые батареи

МОНТАЖНЫЕ НАБОРЫ

Когда вы заказываете свои ячейки, вы платите за дополнительную, а дополнительный пластиковый строительный блок и пара дополнительных шин. Вы можете сломаться или повредить деталь или получить неисправный элемент. Это маловероятно, но небезызвестно.

СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ЯЧЕЙКИ

Самое первое, что вам нужно сделать, когда эти новые литиевые элементы получены, состоит в том, чтобы полностью зарядить их параллельно (с подключенными + концами вместе и - соединены вместе) группами по 5 или 10 человек справляться.Зарядите все ячейки как можно скорее, как описано ниже, а затем сразу же отключите их после снятия с зарядного устройства, чтобы каждый индивидуальная ячейка рыхлая.

Как? Заряжайте группы, установленные на LIFE 3.600 В, как большую одиночную ячейку с Hyperion, а затем позвольте им оставаться на связи ПОСЛЕ зарядки, скажем, 2 дальнейшие часы. Зарядное устройство продолжает медленно заряжаться ПОСЛЕ конечной точки. В Причина этого в том, что мы должны быть уверены, что они «пропитаны» этим значением 3.600 VOLT и ПОЛНОСТЬЮ заряжен.Зарядное устройство поддерживает напряжение после окончания заряда. на долгое время и позволяет им полностью впитывать последние несколько процентов плата. Затем немедленно отключите все и поместите их в большой ящик, убери где-нибудь на максимально долгий срок, но НЕ МЕНЬШЕ 2 недели. 6 это лучше!

Мы пытаемся выяснить, какие клетки САМОРАЗРЯЖАЮТСЯ больше всего. Это самая важная вещь, которая нарушает баланс клеток. Использовать (разрядка) нет. Зарядки нет. Саморазряд делает резко... Нам нужно набраться терпения и ждать настолько долго, насколько это возможно. МИНИМУМ 14 дней !!! Чем дольше, тем лучше.

Затем, подключив зарядное устройство Hyperion к ПК, установите его на 12 Ач, 3.600 вольт, заряжайте каждую отдельную ячейку отдельно, пока зарядное устройство не скажет сделанный! Считайте ТОЧНЫЙ мАч, ВОЗВРАЩЕННЫЙ в ячейку, и с помощью маркера добавьте номер ячейки и цифра. Так сказать: 1 и 0,677 мАч. Следующая ячейка 2 и 0,456 мАч и т. д. и т. д. ...

Затем нам нужно собрать ячейки в 8 групп по 9 ячеек (для батарея размера группы 24) с такой же СРЕДНЕЙ скоростью разряда.Это легко! Просто сложите все Ah и убедитесь, что у вас есть низкие и высокие в каждая группа, которые составляют одинаковую сумму! Как можно точнее. Быть хорошим в математика помогает. Много проб и ошибок с калькулятором и листом бумаги работает тоже ... Мой путь!

Не путайте! У вас должно получиться 8 коробок с 9 ячейками в каждом. В каждой ячейке должно быть одинаковое (или близкое) число ...

ДОБАВЛЯЕМЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ ...

СОЗДАНИЕ ПАКЕТА.

Строительные блоки говорят сами за себя. Вам нужно сделайте 2 стороны по 6 ячеек в высоту и по 6 ячеек на каждую батарею 12 В. Или 5 ячеек высокий и 6 ячеек в длину, некоторые отсутствуют наверху для меньшей группы 34 размер упаковки. Смотрите изображения вверху страницы. Лучший способ сделать это - на твердая поверхность с небольшим молотком и тканью для защиты пластика. Они есть очень плотно прилегает!

Пока не добавляйте сами ячейки!

Изучите рисунки вверху.Вы должны убедиться, что вам подходят правильный способ, и в группах, которые вы их уже разделили в (вверху в 8 группах). собрать эти уложенные плоские, с ячейками стоя в вертикальном положении. Снова вам нужно будет добавить все ячейки, затем коснитесь стороны с помощью молоток и ткань. Пока НЕ ​​добавляйте шины!

ПРОДОЛЖЕНИЕ ПРОДОЛЖЕНИЕ

Примерно через месяц я добавлю на эту страницу больше, как я и собираюсь сделать. именно это и построить две батареи для стандартного кресла и сфотографировать каждая деталь, пока я иду.Картинка стоит тысячи слов и все такое. Но на самом деле все просто.

Для получения дополнительной информации прямо сейчас перейдите на Сообщение Доска

Исследование показывает, что фтор является возможным заменителем лития в аккумуляторных батареях

Здесь слоистые электриды, такие как Ca2N и Y2C, которые имеют электрон, занимающий узел решетки, предсказываются как многообещающие хозяева для интеркаляции фторидов, потому что их анионные электроны создают большие пустоты, а их открытая слоистая структура обеспечивает быструю диффузию.Предоставлено: Singamaneni Lab.

С увеличением использования аккумуляторных батарей для питания современной техники, особенно электромобилей, исследователи начали искать альтернативные материалы для литий-ионных аккумуляторов.

В современных батареях используются литий и кобальт, но их очень мало.

Материаловеды Инженерной школы Маккелви Вашингтонского университета в Сент-Луисе.Луи нашел потенциальную альтернативу литию во фторе, относительно распространенном и легком элементе. Их исследование было опубликовано 7 декабря в журнале Journal of Materials Chemistry .

Интересно, что фторид-ион является зеркальной противоположностью иона лития, обладающего сильнейшим притяжением для электронов, что позволяет ему легко проводить электрохимические реакции. Исследователи в Японии также тестируют фторид-ионные аккумуляторы как возможные замены литий-ионным аккумуляторам в транспортных средствах.Они говорят, что эти батареи могут позволить электромобилям проехать 1000 километров (621 милю) на одной зарядке. Однако современные фторид-ионные батареи плохо поддаются циклическому использованию, то есть они имеют тенденцию быстро разрушаться при циклах зарядки-разрядки.

Исследователи Стивен Хартман и Рохан Мишра применили новый подход к конструкции фторид-ионных аккумуляторов, выявив два материала, которые легко приобретают или теряют ионы фтора, претерпевая небольшие структурные изменения, чтобы обеспечить хорошую циклируемость. Мишра, доцент кафедры машиностроения и материаловедения, сказал, что материалы новых батарей представляют собой слоистые электриды.

Электриды - это относительно новый класс материалов, которые в принципе известны уже около 50 лет, но только в последние 10–15 лет их свойства стали лучше изучены, сказал Мишра. В то время как эти материалы проводят электроны, как обычные металлы, в отличие от «моря электронов» в металлах, где электроны делокализованы по всему кристаллу, в электридах электроны находятся в определенных интерстициальных позициях внутри кристаллической структуры, подобно иону.

«Мы прогнозируем, что эти межузельные электроны могут быть легко заменены фторид-ионами без значительных деформаций кристаллической структуры, что обеспечит циклируемость», - сказал Мишра.«Ионы фтора могут также довольно легко перемещаться или диффундировать из-за относительно открытой структуры слоистых электридов».

Хартман, выпускник Института материаловедения и инженерии, получивший докторскую степень в лаборатории Мишры до получения докторской степени в Национальной лаборатории Лос-Аламоса, использовал квантово-механические расчеты для тестирования десятков потенциальных кандидатов на батареи.

Компьютерные тесты вводили фторид в межузельные пространства слоистых электридов нитрида дикальция и гипокарбида иттрия. Возможности хранения энергии были близки к характеристикам литий-ионных батарей. В случае нитрида дикальция он состоит из относительно большого количества элементов и может помочь преодолеть нехватку элементов, используемых в настоящее время в литий-ионных батареях.

Хартман сравнил батарейное исследование с некоторыми другими работами группы Mishra, в которых используются методы машинного обучения «больших данных» для отбора тысяч кандидатов.

«Это потребовало больше интуиции и проб и ошибок, чем другие исследования, которые мы провели», - сказал Хартман. «В принципе, вы можете добавить много фторид-ионов к обычным электродам, чтобы сохранить большой заряд, но на практике этими теоретическими емкостями трудно управлять. Когда мы добавляем фторид к обычным электродам, они сильно набухают и сжимаются. заряжается и разряжается, что может привести к растрескиванию и потере электрического контакта ».

Сведение к минимуму этого объема и изменения формы важно для создания долговечной фторидной батареи.

«Мы прогнозируем, что в этих слоистых электридных материалах добавление и удаление фторид-ионов вызовет значительно меньшие структурные изменения, что поможет продлить срок службы циклов», - сказал Хартман.

Лаборатория

Мишры стремится к сотрудничеству с исследователями, которые смогут синтезировать многообещающие электриды, выявленные в этом исследовании, и протестировать их в прототипах батарей.

McKelvey School of Engineering включает группу междисциплинарных преподавателей, проводящих исследования батарей.Недавнее исследование Пэн Бая, доцента кафедры энергетики, окружающей среды и химической инженерии, привело к возможности приблизительно определить порог плотности тока батареи и точно предсказать время короткого замыкания для любой конкретной плотности тока.

Джейсон Хе, профессор энергетики, окружающей среды и химической инженерии, недавно провел технико-экономическое обоснование электрохимической «заправки» литий-ионных батарей в отработанные электроды для регенерации полезных соединений, таких как оксид лития-кобальта.


Материалы литий-ионных аккумуляторов могут быть переработаны для повторного использования.
Дополнительная информация: Стивен Т. Хартман и др. Слоистые электриды как аноды с интеркаляцией фторидов, журнал Journal of Materials Chemistry A (2020).DOI: 10.1039 / D0TA06162J Предоставлено Вашингтонский университет в Сент-Луисе

Ссылка : Исследование показывает, что фтор является возможным заменителем лития в аккумуляторных батареях (9 декабря 2020 г.) получено 10 декабря 2020 с https: // физ.org / news / 2020-12-фторзамещающие-литиевые-аккумуляторные-батареи.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

литий-ионных (литий-ионных) аккумуляторов для газонных и садовых инструментов: часто задаваемые вопросы

Обновлено 25 мая 2019 г.

По мере того, как садовые и садовые инструменты с батарейным питанием становятся все более распространенными, всегда возникают вопросы о батареях.Итак, мы ответили на наиболее часто задаваемые вопросы наших читателей. Дайте нам знать, если вы хотите, чтобы мы еще что-нибудь осветили в этих часто задаваемых вопросах.

Если вы ищете, где можно купить определенные батареи для распространенного уличного силового оборудования, прокрутите статью до конца этой статьи.

В чем разница между литиевыми батареями и литиево-ионными батареями?

Есть несколько важных отличий. Практическое различие между литиевыми батареями и литиево-ионными (Li-ion) батареями заключается в том, что большинство литиевых батарей не перезаряжаются, а литий-ионные батареи - это аккумулятор.С химической точки зрения в литиевых батареях используется литий в его чистой металлической форме. В литий-ионных батареях используются соединения лития, которые намного более стабильны, чем элементарный литий, используемый в литиевых батареях.

Никогда не перезаряжайте литиевые батареи, в то время как литиево-ионные батареи рассчитаны на сотни перезарядок.

Что означает напряжение в батареях (например, 40 В, 120 В)? Больше вольт лучше?

Вольт - это мера напряжения, относящаяся к величине силы, которая посылает электроны через цепи батареи.Это вроде как лошадиные силы, если не считать аккумуляторных инструментов. Чем больше вольт, тем больше мощности, доступной для использования инструментом.

Аккумуляторные инструменты, в которых используется батарея более высокого напряжения, будут иметь большую мощность, чем инструменты с батареями более низкого напряжения. Вопрос, который нужно задать себе, заключается в том, нужно ли вам такое количество энергии для того, что вы будете делать с инструментом. Например, если вы будете использовать аккумуляторный триммер только для стрижки травы вокруг клумб, вам не потребуется 120 В (вы можете практически срубить дерево с помощью некоторых из новых триммеров на 120 В!).

С другой стороны, батареи более низкого напряжения легче и меньше, а также их дешевле покупать.

Батареи более высокого напряжения идеально подходят для пользователей, которые часто используют инструмент в течение длительного времени и в тяжелых условиях. Они также часто необходимы в инструментах, требующих большего крутящего момента или мощности, таких как аккумуляторные бензопилы и самоходные газонокосилки.

Более дешевые батареи с низким напряжением - лучшее вложение, если инструмент с батарейным питанием используется только сезонно или редко, для легких задач или если вес является важным фактором.

Некоторые батареи, такие как батарея FlexVolt от DeWalt, предназначены для автоматического изменения напряжения в соответствии с потребляемой мощностью инструмента.

Литий-ионные аккумуляторы

бывают самых разных форм и размеров в зависимости от производителя, напряжения и ампер-часов.

Что означает Ах? Как это влияет на мощность и / или время работы?

Ач - это сокращение от ампер-час или ампер-час. Это общий объем заряда, который аккумулятор может обеспечить за один час. Электроинструмент, который постоянно тянет 1.Ток 0 А полностью разрядит аккумуляторную батарею на 1,0 Ач за один час (в идеальных условиях).

Это означает, что аккумулятор на 2,0 Ач может питать один и тот же инструмент дольше, чем аккумулятор на 1,0 Ач, при условии, что ток остается на уровне 1,0 А и других различий нет. Многие люди упрощают это, говоря, что «более высокое значение Ah означает более длительное время работы», хотя это не вся история .

Таким образом, аккумулятор на 4,0 Ач проработает ваше внешнее силовое оборудование в два раза дольше, чем аккумулятор емкостью 2.0Ах аккумулятор, правда? Иногда да. В других случаях нет. А иногда время работы может увеличиваться более чем вдвое. Это зависит от того, как сконструированы батареи (например, параллельная работа батарейных элементов, а не последовательно, встроенные функции безопасности, вентиляция), а также от конструкции инструмента (например, триммер с высокими и низкими настройками потребляет больше или меньше ампер. в зависимости от того, какие настройки используются) и факторов окружающей среды (например, использование батареи при сильном нагреве снизит эффективность и время работы).

Не имея дополнительной информации об аккумуляторе, все, что вы можете сказать наверняка, - это то, что аккумулятор с более высоким номиналом Ач будет вырабатывать мощность дольше, чем аккумулятор с меньшим значением Ач того же напряжения при использовании с тем же инструментом и в тех же условиях.

Если вы подумываете о батарее для инструмента, который требует большой мощности или крутящего момента для эффективной работы, то батарея с большей емкостью в Ач будет плюсом, поскольку вы получите больше времени работы от батареи. Если это легкий инструмент, тогда вполне подойдет аккумулятор с меньшим объемом Ач, так как ему не нужно потреблять столько ампер, чтобы работать хорошо (с дополнительным плюсом в том, что он значительно дешевле).

Литий-ионные аккумуляторы развивают память? Нужно ли заряжать после каждого использования?

Нет. В то время как старые типы аккумуляторов действительно обладали «памятью», современные литий-ионные аккумуляторы нет.

Рекомендуется ставить аккумулятор в зарядное устройство после каждого использования. Таким образом, у вас всегда будет полностью заряженный аккумулятор для работы. Многие производители рекомендуют не полностью заряжать аккумулятор, чтобы продлить срок его службы.

Нет. Инструментальные компании любят создавать наркоманов. Хорошая новость в том, что стать наркоманом стоит того. Производители вызывают лояльность к бренду, продавая инструменты как с батареями, так и без них. Таким образом, купив свой первый инструмент и прилагаемые к нему батареи, вы сможете использовать их со всеми остальными инструментами этого производителя.Но только на инструментах этого производителя.

Таким образом, будет хорошей идеей принимать решение о покупке на основе всего, что продает компания, даже инструментов, которые могут вам еще не понадобиться.

Каковы преимущества литий-ионных батарей по сравнению с другими аккумуляторными батареями?

Литий-ионные аккумуляторы

имеют ряд преимуществ:

У них более высокая плотность энергии, чем у большинства других типов аккумуляторных батарей. Это означает, что для своего размера или веса они могут хранить больше энергии, чем другие аккумуляторные батареи.

Они также работают при более высоком напряжении, чем другие аккумуляторные батареи.

Литий-ионные батареи

также имеют более низкую скорость саморазряда, чем другие типы аккумуляторных батарей. Это означает, что после зарядки они сохраняют свой заряд дольше, чем другие типы аккумуляторных батарей. Например, NiMH и NiCd батареи могут терять от 1 до 5% своего заряда в день (в зависимости от температуры хранения), даже если они не установлены в устройстве.Литий-ионные батареи сохраняют большую часть своего заряда даже после нескольких месяцев хранения.

У каждого производителя свой размер и форма зарядного устройства, и даже в пределах одного производителя вы найдете разные зарядные устройства для разных батарей (обратите внимание на две зеленые батареи / зарядные устройства Greenworks на изображении выше).

Можно ли оставить литий-ионные аккумуляторы в зарядном устройстве?

Если в инструкциях к инструменту не указано, что аккумулятор следует хранить в зарядном устройстве, обязательно извлеките его после завершения зарядки.Чрезмерная зарядка может повредить аккумулятор и сократить срок его службы, и не все зарядные устройства отключаются автоматически.

Сколько времени потребуется на зарядку?

Литий-ионные аккумуляторы

заряжаются быстро, обычно за 60-120 минут в зависимости от напряжения. Перед использованием проверьте инструкции производителя.

Каковы недостатки литий-ионных батарей по сравнению с другими аккумуляторными батареями?

Литий-ионные батареи

дороже, чем NiMH или NiCd батареи аналогичной емкости.Это потому, что они намного сложнее в изготовлении. Литий-ионные аккумуляторы фактически включают в себя специальную схему для защиты аккумулятора от повреждений из-за перезарядки или недозарядки. Они также более дорогие, потому что их выпускают в меньшем количестве, чем NiMH или NiCd батареи. Литий-ионные батареи становятся все дешевле, и со временем мы увидим, что их цена значительно снизится.

Литий-ионные батареи

также требуют сложных зарядных устройств, которые могут тщательно контролировать процесс зарядки.А из-за их различных форм и размеров для каждого типа литий-ионных аккумуляторов требуется зарядное устройство, разработанное с учетом его размера и конкретного производителя. Это означает, что зарядные устройства для литий-ионных аккумуляторов дороже и их труднее найти, чем зарядные устройства для аккумуляторов NiMH и NiCd.

Доступны ли литий-ионные батареи стандартных размеров, таких как размер ячейки AA, C или D?

Нет, литий-ионные аккумуляторы стандартных размеров недоступны.

Это могло произойти из-за того, что пользователям было бы слишком легко случайно поместить их в зарядное устройство, не предназначенное для литий-ионных аккумуляторов, создав потенциально опасную ситуацию.Если щелочную батарею вставить в неправильное зарядное устройство, она может протечь или даже взорваться, но литий-ионная батарея, вставленная в зарядное устройство NiCd или NiMH, не предназначенное для литий-ионного питания, может воспламениться.

Кроме того, поскольку литий-ионные батареи работают при гораздо более высоком напряжении (обычно 3,7 В на элемент), чем 1,2–1,5 В большинства аккумуляторных батарей, проектирование литий-ионного элемента 1,5 В было бы дорогостоящим.

Как лучше всего хранить литий-ионные батареи?

Литий-ионные аккумуляторы

могут сохранять заряд в течение многих месяцев.Лучше всего хранить литий-ионный аккумулятор с частичным или полным зарядом.

Иногда, если литий-ионный аккумулятор с очень низким зарядом хранится в течение длительного периода времени (много месяцев), вы можете обнаружить, что его напряжение медленно падает до уровня ниже уровня, при котором встроенный механизм безопасности позволяет ему храниться. снова заряжен. Другими словами, он мертв.

Если аккумулятор будет храниться несколько месяцев, рекомендуется вынуть его и зарядить через несколько месяцев. Еще лучше было бы фактически использовать аккумулятор каждые несколько месяцев, а затем оставлять его частично или полностью заряженным.

Нужно ли заряжать аккумулятор при покупке?

Большинство литий-ионных аккумуляторов частично заряжены. Большинство производителей указывают в своих инструкциях, как долго заряжать новую батарею перед ее первым использованием. Обычно это означает доливку перед первым использованием.

Как следует утилизировать литий-ионные батареи?

Литий-ионные аккумуляторы

, как и все аккумуляторные батареи, подлежат вторичной переработке, и их следует утилизировать, а не выбрасывать в мусор.Их нельзя сжигать, так как они могут взорваться. Большинство мест, где продаются аккумуляторные батареи, также принимают их на переработку.

Аккумулятор «умирает» через некоторое время?

Да. Срок службы литий-ионной батареи составляет от двух до трех лет.

Срок службы литий-ионного аккумулятора рассчитывается по циклам зарядки и разрядки. Типичный литий-ионный аккумулятор имеет срок службы до 2000 циклов зарядки и разрядки.

Проверьте вашу индивидуальную гарантию - батареи должно хватить как минимум на этот срок.

Иногда, хотя и не намного более высокое напряжение (например, не пытайтесь использовать батарею 120 В в инструменте, который стандартно поставляется с батареей 20 В!). Как указывалось ранее, аккумуляторы принадлежат их производителям, и многие теперь предлагают варианты со сменным напряжением. Помните, что более высокое напряжение означает больший вес и большую стоимость. Обратитесь к руководству по эксплуатации вашего инструмента для получения конкретных рекомендаций.

Размеры литий-ионных аккумуляторов

различаются, поэтому даже в тех случаях, когда аккумулятор имеет одинаковое напряжение (40 В на изображении выше), если Ач отличается, размер аккумулятора, вероятно, также будет другим, и поэтому он может не соответствовать одному и тому же инструменту.

Где купить Li-Ion аккумуляторы

Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных аккумуляторов для газонных и садовых инструментов.

Мастер
GreenWorks
Красный
Сан Джо / Сноу Джо
WORX
Yard Force

Как починить мертвые литий-ионные батареи, которые больше не будут держать заряд «Хаки, модификации и схемы :: Гаджет Хаки

« Мертвое может никогда не умереть ». Это одна из лучших строк (и название серии) из сериала HBO Game of Thrones .Хотя эта поговорка может звучать правдоподобно для Ironborn, когда дело доходит до аккумуляторов, она не так уж интересна.

Литий-ионные батареи питают тонны бытовой электроники и даже используются в гибридных автомобилях и электромобилях. Но в отличие от обычных щелочных батарей типа AA и AAA, замена литий-ионных батарей для вашей электроники может быть довольно дорогой.

Изображение с staticflickr.com

Литий-ионные (Li-ion) батареи можно перезаряжать, но даже у аккумуляторных батарей есть ограниченное количество циклов до того, как они начнут разлагаться.Со временем им требуется больше времени для включения, и они быстрее разряжаются.

Вот посмотрите, как они работают.

Пожалуйста, включите JavaScript, чтобы посмотреть это видео.

Итак, если литий-ионный аккумулятор в вашем смартфоне пережил лучшие времена, есть несколько вещей, которые вы можете попытаться вернуть к жизни, прежде чем тратить деньги на его замену.

Полная подзарядка

Если ваша батарея больше не может удерживать заряд и разряжается очень быстро, вы можете сэкономить ее, выполнив полную подзарядку.Чтобы это работало, вам нужно полностью разрядить аккумулятор, поэтому, когда он достигнет нуля процентов, продолжайте включать его, пока у него даже не будет достаточно энергии для загрузки. Теперь подключите шнур питания (к розетке) и дайте аккумулятору зарядиться не менее 48 часов.

Изображение с staticflickr.com

Если аккумулятор, который вы пытаетесь починить, идет с устройством, которое вы используете ежедневно, вы захотите сделать это на выходных или найти резервную копию, которую можно использовать на пару дней. дней.

Jump-Start

Иногда все, что вам нужно, это небольшой толчок, чтобы действительно начать работу, и для электроники этот толчок называется толчком.Если вам не повезло с вождением, вам, вероятно, пришлось один или два раза заводить машину от рывка, и процесс для литий-ионной батареи очень похож (но не так опасен).

Изображение с staticflickr.com

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ : Работа с проводкой всегда представляет опасность, поэтому будьте осторожны и убедитесь, что вы полностью понимаете процесс, прежде чем начинать.

Извлеките аккумулятор из устройства, обратив внимание на отрицательное и положительное питание. Найдите шнур USB, которым вы не прочь пожертвовать, и отрежьте меньший конец или разъем B, обнажив положительный (красный) и отрицательный (черный) провода внутри.

Подключите кабель к компьютеру и прикоснитесь оголенными проводами к соответствующим выводам на батарее. Через некоторое время аккумулятор должен ожить и зарядиться. Посмотрите видео для более подробной информации.

Пожалуйста, включите JavaScript, чтобы посмотреть это видео.

Вот еще один пример использования аккумуляторной батареи ноутбука.

Пожалуйста, включите JavaScript, чтобы посмотреть это видео.

А если хватит смелости, можно попробовать следующий вариант...

Ремонт

Если ваш аккумулятор действительно поврежден, вы можете отремонтировать его самостоятельно с помощью паяльника (и немного уверенности). Опять же, я должен вас предупредить, что обращение с батареями и электронными устройствами сопряжено с определенным риском, поэтому действуйте осторожно.

Элемент батареи на видео ниже представляет собой перезаряжаемый литий-ионный элемент от аккумуляторной батареи ноутбука. Поскольку положительный полюс элемента не контактировал с внутренним источником питания, вся аккумуляторная батарея стала бесполезной.Чтобы восстановить соединение, Фуру Леви припаял форму кольца к положительному концу ячейки, чтобы она вошла в контакт.

Посмотрите его видео-руководство ниже, чтобы увидеть процесс шаг за шагом.

Пожалуйста, включите JavaScript, чтобы посмотреть это видео.

И в крайнем случае ...

Заменить

Если вы хотите проявить осторожность и гарантировать, что ваш аккумулятор будет работать, купите новый. Цена на литий-ионные батареи значительно упала, так как спрос на них увеличился за последние несколько лет из-за притока небольших электронных устройств.Вы можете выполнить поиск в Интернете по номеру продукта или посетить местного продавца, чтобы найти аккумулятор, необходимый для вашего устройства.

Есть другие советы по работе с разряженными батареями? Дайте нам знать в комментариях ниже.

Обеспечьте безопасность соединения без ежемесячного счета . Получите пожизненную подписку на VPN Unlimited для всех своих устройств, сделав разовую покупку в новом магазине Gadget Hacks Shop, и смотрите Hulu или Netflix без региональных ограничений, повышайте безопасность при просмотре в общедоступных сетях и многое другое.

Купить сейчас (80% скидка)>

Изображения через Энди Мелтон, DuEn.1, Альпер Чугун

Frontiers | Последние достижения в области неорганических твердых электролитов для литиевых батарей

Введение

Литиевые батареи

исследуются как наиболее многообещающие аккумуляторы электроэнергии для электромобилей (ЭМ), которые имеют большие перспективы в устранении опасности при транспортировке в будущем. С другой стороны, они еще не смогли удовлетворить жесткие требования автомобилей к высокой плотности энергии, длительному сроку службы, отличной безопасности и широкому диапазону рабочих температур (G динаф и Ким, 2009; Котобуки, 2012).

Чтобы подготовить литиевые батареи к их крупномасштабному внедрению в электромобили, исследователи тщательно изучают все аспекты в элементе, который мог бы резко изменить характеристики элемента (например, новые электролиты, высокая плотность энергии и стабильные электродные материалы, высокая энергоемкость). производительность проводящих добавок / связующих / токоприемников и эффективная упаковка). Среди этих подходов электролит является ключом к успеху аккумуляторов электромобилей. Современные электролиты в основном состоят из солей лития и органических растворителей.Следовательно, они вызывают необратимые потери емкости в результате образования стабильной межфазной фазы твердого электролита (SEI), препятствуют увеличению срока службы, ограничивают температурный интервал и, не говоря уже о том, создают серьезные проблемы безопасности для литиевых батарей.

В этом отношении очень привлекательной является замена используемых в настоящее время органических жидких электролитов неорганическими твердыми электролитами (SE). Во-первых, неорганические СЭ - твердые материалы. Таким образом, они могут решить вышеупомянутые проблемы относительно потерь мощности, срока службы, рабочих температур, безопасности и надежности (Hayashi et al., 2012; Саху и др., 2014). Кроме того, они обладают такими преимуществами, как простота конструкции, отсутствие утечек и загрязнения, лучшая устойчивость к ударам и вибрациям по сравнению с органическими жидкими электролитами (Thangadurai and Weppner, 2006b; Knauth, 2009; Fergus, 2010). Во-вторых, большинство неорганических СЭ являются одноионными проводниками. Литиевые одноионно-ионные проводники могут иметь передаточное число лития, равное единице. В результате внутри ячейки отсутствует градиент концентрации во время ее работы.Это очень полезно для снижения перенапряжения клеток (Quartarone and Mustarelli, 2011).

Кроме того, в связи с этими двумя характерными особенностями, остаются серьезные проблемы для создания высокопроизводительных SE. Один из них - как создать благоприятную границу раздела твердое тело-твердое тело между электродом и электролитом (Ohta et al., 2006, 2007; Sakuda et al., 2011). Другой - как получить высокую ионную проводимость при комнатной температуре, например, 10 −3 См · см −1 .

В этом обзоре обсуждаются преимущества, а также эффективные способы решения вышеупомянутых проблем гранта.Первая часть посвящена кристаллическим электролитам, включая литий-ионные проводники типа LISICON и тио-LISICON, типа граната, типа перовскита и типа NASICON. Вторая часть посвящена электролитам на основе стекла, включая стеклообразные и стеклокерамические системы из оксидов и сульфидов. В таблице 1 перечислены важные материалы и их проводимость, а на рисунке 1 показаны графики Аррениуса для ионной проводимости некоторых выбранных SE.

Таблица 1 . Электропроводность неорганических СЭ для твердотельных литиевых батарей .

Рис. 1. Графики Аррениуса для ионной проводимости выбранных SE .

Кристаллические неорганические электролиты

LISICON и электролиты типа Thio-LISICON

СЭ типа

LISICON обладают относительно низкой проводимостью при комнатной температуре (~ 10 −7 См · см −1 ), а Li 14 ZnGe 4 O 16 является его типичным представителем, впервые описанным Хонгом. (1978).Его один член системы Li 2 + 2 x Zn 1− x GeO 4 и может рассматриваться как система Li 4 GeO 4 –Zn 2 GeO 4 твердое тело решение. На рисунке 2 показана проекция структуры LISICON на плоскость a-b, каркас которой связан с кристаллической структурой γ-Li 3 PO 4 . Li 11 ZnGe 4 O 16 образует трехмерную (3D) каркасную структуру, и ионы лития в каркасе распределяются по двум узлам: 4c и 8d.Эти позиции заняты четырьмя и семью ионами Li + соответственно. Три оставшихся иона Li + расположены в интерстициальных узлах 4c и 4a, и их температурные коэффициенты аномально высоки, что указывает на их подвижность. Каждый сайт 4a связан с двумя сайтами 4c и наоборот. Узкими местами для транспортировки Li + между этими площадками являются параллелограммы, которые имеют угол наклона с плоскостью a-b. Исходя из расчетов, средний размер узких мест (4.38 Å) больше минимального размера, необходимого для транспорта Li + (2r Li + 2r o = 4,0 Å), что способствует перемещению Li + (Zheng et al., 2003).

Рис. 2. Проекция конструкции LISICON на плоскость a-b . Воспроизведено с разрешения Hong (1978).

Хотя ионная проводимость Li 14 ZnGe 4 O 16 достигает 0.125 См см −1 при 300 ° C, это всего лишь 10 −7 См см −1 при комнатной температуре. Это объясняется захватом подвижных ионов Li + неподвижной подрешеткой при более низких температурах за счет образования комплексов дефектов (Robertson et al., 1997). Кроме того, Li 14 ZnGe 4 O 16 обладает высокой реакционной способностью по отношению к Li-металлу и атмосферному CO 2 , и проводимость со временем уменьшается (Thangadurai and Weppner, 2006b).

Недавние попытки улучшить ионную проводимость СЭ типа LISICON сосредоточены на замене оксида серой в каркасе (рис. 3).Эти сульфидные SE называют тио-LISICON, который был введен Kanno et al. (2000).

Рисунок 3. Структура Li 4 GeS 4 - родительская структура нового семейства тио-LISICON . Воспроизведено с разрешения Kanno et al. (2000).

Материальный дизайн неорганических СЭ основывается на определенных структурных критериях: (i) подвижные ионы должны иметь достаточно большие пути проводимости в решетке, (ii) должна быть неупорядоченная подрешетка подвижных ионов и (iii) подвижные ионы с высокой поляризацией и анион подрешетки предпочтительнее (Канно, Мураяма, 2001).В свойствах ионной проводимости сильно доминируют размер и поляризуемость составляющих ионов или характер межузельной вакансии, вызванный замещениями.

Поскольку радиус S 2− больше, чем радиус O 2−, эта замена может значительно увеличить размер транспортных узких мест Li + . Кроме того, S 2- имеет лучшую поляризационную способность, чем O 2-, тем самым ослабляя взаимодействие между скелетом и ионами Li + .Следовательно, по сравнению с системами LISICON, материалы thio-LISICON могут достигать действительно высокой ионной проводимости (более 10 −4 См · см −1 при комнатной температуре). Thio-LISICON SE также имеют преимущества, такие как легкое снижение сопротивления границ зерен с помощью обычного холодного прессования электролитных сил и предпочтительное применение в полностью твердотельных батареях из-за его механических свойств (Tatsumisago et al., 2013).

Впервые была синтезирована серия тио-LISICON и Li 3.25 Ge 0,25 P 0,75 S 4 показал высокую проводимость 2,2 · 10 −3 См · см −1 при комнатной температуре, пренебрежимо малую электронную проводимость, высокую электрохимическую стабильность и отсутствие фазового перехода вплоть до 500 ° C (Канно и Мураяма, 2001). Совсем недавно Li 10 GeP 2 S 12 был достигнут с очень высокой проводимостью 12 м См см -1 (27 ° C). Его кристаллическая структура отличалась от типичных структур тиолизикона.Как показано на рисунке 4A, он имел трехмерную каркасную структуру, состоящую из (Ge 0,5 P 0,5 ) тетраэдров S 4 , тетраэдров PS 4 , тетраэдров LiS 4 и октаэдров LiS 6 . Высокая ионная проводимость выиграла от путей трехмерной диффузии как вдоль оси c , так и в плоскости a-b (Kamaya et al., 2011).

Рисунок 4. (A) Кристаллическая структура Li 10 GeP 2 S 12 . (B) Кривые заряда-разряда твердотельной батареи с этим SE. Воспроизведено с разрешения Kamaya et al. (2011).

Кроме того, Bron et al. (2013) сообщили о синтезе Li 10 SnP 2 S 12 путем замены Ge на Sn, общая проводимость которого достигала 4 м См см -1 при комнатной температуре. Полностью твердотельный аккумулятор с Li 10 GeP 2 S 12 (катод: LiCoO 2 ; анод: металлический) продемонстрировал разрядную емкость более 120 мА (г) −1 и отличную кулоновскую эффективность около 100% после второго цикла, а также высокий потенциал разложения более 5 В (рисунок 4B).

Электролиты типа граната

Литиевые одноионно-ионные проводники типа граната имеют общую формулу: Li 5 La 3 M 2 O 12 ( M = Ta, Nb). Впервые о них сообщили Тангадураи и Веппнер (2005a), а недавно они интенсивно изучались как SE для полностью твердотельных литиевых батарей. Они обладают высокой ионной проводимостью и отличной химической стабильностью при контакте с металлическим литием.

На рис. 5 показана кристаллическая структура Li 5 La 3 M 2 O 12 .La и M занимают восьми- и шестикоординированные позиции соответственно, а Li занимает октаэдрические позиции. Октаэдры MO 6 окружены шестью ионами лития и двумя вакансиями Li + в исходной структуре Li 5 La 3 M 2 O 12 . Следовательно, структура способствует ионной проводимости лития (Thangadurai and Weppner, 2005b).

Рис. 5. Кристаллическая структура материнского гранатоподобного Li 5 La 3 M 2 O 12 .Воспроизведено с разрешения Такады (2009 г.).

Среди исследованных материалов Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12 продемонстрировал высокую ионную проводимость 4 · 10 −5 См · см −1 при 22 ° C с энергией активации 38,5 кДж моль -1 . Он имел низкое сопротивление границ зерен, что означало, что общая и объемная проводимости были почти идентичными (Thangadurai and Weppner, 2005b).

Электропроводность может быть дополнительно улучшена путем частичного замещения Y или In на участке M в Li 5 La 3 M 2 O 12 .Например, Li 5,5 La 3 Nb 1,75 In 0,25 O 12 показал повышенную проводимость (1,8 × 10 −4 См см −1 при 50 ° C) с низкой энергией активации. 49,1 кДж моль -1 (Thangadurai, Weppner, 2006a). Высокая проводимость 2,7 × 10 −4 См · см −1 при 25 ° C была получена для Li 5 + 2 x La 3 Nb 2− x Y x O 12 с x = 0.75 (Нараянан и др., 2012). Высокая проводимость Li + является результатом коротких расстояний Li + –Li + в октаэдрах LiO 6 с общими ребрами и высокой концентрации Li в октаэдрических узлах.

В последнее время большое внимание уделяется гранату типа Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZO) с момента первого сообщения (Муруган и др., 2007). В структуре La расположен в центре додекаэдра с восемью скоординированными атомами кислорода, а Zr находится в центре октаэдра с шестикоординированными атомами кислорода (рис. 6).Ионы лития могут перемещаться внутри каркаса решетки граната с помощью механизма 3D-проводимости (Dumon et al., 2013).

Рисунок 6. Кристаллографическая структура кубического LLZO . Воспроизведено с разрешения Dumon et al. (2013).

LLZO претерпевает фазовый переход от тетрагональной к кубической структуре при повышении температуры спекания, которые принадлежат пространственной группе Iad и I4 1 A / cd соответственно.Проводимость кубической фазы (10 −4 См · см −1 , комнатная температура) примерно на два порядка выше, чем у тетрагональной фазы (Kokal et al., 2011; Tietz et al., 2013).

Следовательно, проблема заключалась в стабилизации кубической фазы, что может быть достигнуто путем легирования. Гейгер и др. (2011) впервые предположили, что Al может играть важную роль в стабилизации кубической фазы по сравнению с тетрагональной. Затем Düvel et al. (2012) подробно описали влияние включения Al на структурные и динамические свойства LLZO.Было высказано предположение, что при низких концентрациях Al ионы Al 3+ действуют как одновалентная легирующая добавка, заменяя три иона Li + . Однако с увеличением содержания Al ионы La 3+ и Zr 4+ постепенно замещались ионами Al. Замена La 3+ и Zr 4+ ионами Al 3+ стабилизировала кубическую фазу и сильно повлияла на соответствующую динамику ионов Li. Аналогичная стабилизация кубической фазы наблюдалась при замещении Ga и Ta.Аллен и др. (2012) недавно сообщили о Li 6,75 La 3 Zr 1,75 Ta 0,25 O 12 кубический гранат с относительно высокой общей проводимостью Li + (8,7 × 10 −4 См см −1 при 25 ° С).

Благодаря своей высокой ионной проводимости, отличной стабильности с литием и широкому диапазону электрохимических напряжений (Ishiguro et al., 2013; Jin and McGinn, 2013b), LLZO успешно использовался для изготовления полностью твердотельных литиевых батарей.Джин и МакГинн (2013a) сообщили о полностью твердотельной батарее Cu 0,1 V 2 O 5 / LLZO / Li, которая показала начальную разрядную емкость 93 мА ч г -1 при 10 мкА см −2 (при 50 ° С). Полная ячейка, состоящая из катода LiCoO 2 , Li 6,75 La 3 Zr 1,75 Nb 0,25 O 12 электролита и литий-металлического анода, показала стабильные характеристики цикла (рис. 7). Его разрядная емкость составляла 129 мАч g −1 на 1-м цикле и 127 мАч g −1 на 100-м цикле соответственно (Ohta et al., 2012).

Рис. 7. Кривые заряда-разряда для LiCoO 2 / Li 6,75 La 3 Zr 1,75 Nb 0,25 O 12 / Li элемент . Воспроизведено с разрешения Ohta et al. (2012).

Электролиты перовскитного типа

Литий-лантан-титанаты, Li 3 x La (2/3) - x (1/3) −2 x TiO 3 (LLTO, 0 < х <0.16) со структурой перовскита (ABO 3 ), характеризуются высокой объемной проводимостью порядка 10 −3 См · см −1 при комнатной температуре (Bohnke, 2008).

LLTO состоит из смеси фаз, т.е. высокотемпературной фазы с кубической симметрией Pm 3 m (α-LLTO) и более низкотемпературной фазы β-LLTO, имеющей тетрагональную симметрию P 4/ мм . На рисунке 8 показана кристаллическая структура LLTO. Катионы A-узла, которые представляли собой Li + и La 3+ в кубической фазе α-LLTO, были распределены случайным образом, в то время как узлы A упорядоченного β-LLTO имели двойную структуру перовскита с чередующимся расположением Слои, богатые La и Li-вакансиями, вдоль оси c (Gao et al., 2013; Тераниши и др., 2013). Считается, что проводимость электролитов LLTO в основном определяется двумя факторами: размером узкого места и перколяцией места. Кристаллическая структура тетрагонального LLTO объясняет высокую проводимость Li + большой концентрацией вакансий в узле A, что обеспечивает движение ионов лития по вакансионному механизму и через квадратное плоское узкое место между узлами A, образованное четырьмя ионами O 2- между двумя соседними участками A (Alonso et al., 2000).

СЭ на основе

LLTO имеют много преимуществ, таких как литиевые одноионно-ионные проводники, незначительная электронная проводимость, высокая электрохимическая стабильность (> 8 В), стабильность в сухой и гидратированной атмосфере и стабильность в широком диапазоне температур от 4 K до 1600 K ( Бонке, 2008). Однако есть две основные проблемы для электролитов LLTO: относительно низкая проводимость границ зерен (<10 −5 См · см −1 ) и нестабильность по отношению к металлическому аноду Li (Ban and Choi, 2001).

Таким образом, крайне важно повысить зернограничную проводимость LLTO-электролитов. Сообщалось, что введение кремнезема (Mei et al., 2010) и LLZO (Chen et al., 2012, 2013) могло изменить зернограничный слой LLTO, и общая ионная проводимость могла быть более 1 × 10 −4 и 1,2 × 10 −4 См см −1 при комнатной температуре соответственно. Высокая проводимость была также достигнута за счет легирования Al (Morata-Orrantia et al., 2003) или Nb (Teranishi et al., 2013), тогда как добавление Ag (Abhilash et al., 2013) приводило к снижению проводимости. Замена некоторого количества кислорода фтором не оказала существенного влияния на проводимость (Fergus, 2010). Кроме того, эффективное спекание для уменьшения границ зерен важно для улучшения общей проводимости (Vidal et al., 2014).

Другой проблемой, связанной с LLTO, является его нестабильность по отношению к металлическому аноду Li. Литий может быть интеркалирован в LLTO при потенциале ниже 1,7–1,8 В относительно Li (Chen and Amine, 2001), что вызывает восстановление Ti 4+ до Ti 3+ и вызывает высокую электронную проводимость.Тем не менее, исследования химического замещения были мотивированы открытием новых применений соединений LLTO в будущих конфигурациях литий-ионных батарей: в качестве катодных покрытий (Qian et al., 2012) или сепараторов электролитов (Inaguma and Nakashima, 2013). Как показано на Рисунке 9, было подтверждено стабильное поведение разряда / заряда перезаряжаемого литиево-воздушного элемента с сепаратором LLTO.

Рис. 9. Кривая разряда литий-воздушной батареи с использованием LLTO в качестве сепаратора при различных токах .Воспроизведено с разрешения Инагумы и Накашимы (2013).

Электролиты типа NASICON

Термин NASICON, обозначающий суперионные проводники Na + , впервые был дан для фазы твердого раствора Na 1+ x Zr 2 Si x P 3− x O 12 , x = 2,0, обнаружено Хонгом (1976). Общая формула SE типа NASICON может быть описана как LiA 2 IV (PO 4 ) 3 (A IV = Ti, Zr, Ge, Hf).

В структуре октаэдры AO 6 связаны тетраэдрами PO 4 с образованием трехмерных взаимосвязанных каналов и двух типов промежуточных положений (M 'и M ″), в которых распределены подвижные катионы, как показано на рисунке 10. Подвижные катионы перемещаются с одного сайта на другой через узкие места, размер которых зависит от природы скелетных ионов и от концентрации носителей в обоих типах сайтов (M 'и M ″) (Cretin and Fabry, 1999).

Рисунок 10.Кристаллическая структура NASICON . Воспроизведено с разрешения Такады (2009 г.).

Среди LiA 2 IV (PO 4 ) 3 NASICON системы с Ti показали высокую проводимость Li + (около 10 −5 См · см −1 при комнатной температуре) ( Такада, 2009). Это можно объяснить тем, что ионный радиус Li + хорошо согласуется с размерами каркаса каркаса, который состоит из октаэдров TiO 6 .Были предприняты большие усилия для увеличения ионной проводимости LiA 2 IV (PO 4 ) 3 систем, особенно LiTi 2 (PO 4 ) 3 . Увеличение проводимости наблюдалось, когда Ti 4+ был частично заменен Al 3+ в Li 1+ x Al x Ti 2-9 x (PO 4 ) 3 (LATP) (Key et al., 2012; Duluard et al., 2013; Morimoto et al., 2013) или когда P 5+ был заменен на Si 4+ в Li 1+ x + y Al x Ti 2− x Si y P 3− y O 12 (Fu, 1997; Tan et al., 2012). Электропроводность была значительно увеличена до 3 × 10 −3 См · см −1 для Li 1,3 Al 0,3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3 при комнатной температуре.

Благодаря отличной проводимости Li + и стабильности в воздухе и воде, SE на основе LiTi 2 (PO 4 ) 3 применялись в электрохимических энергетических устройствах, таких как полностью твердотельные литиевые батареи. (Yada et al., 2009) и литий-воздушные вторичные батареи (Shimonishi et al., 2011). Кроме того, СЭ типа NASICON могут иметь высокое электрохимическое окислительное напряжение. Например, сообщалось, что SE на основе LiGe 2 (PO 4 ) 3 демонстрируют высокое электрохимическое окислительное напряжение около 6 В (противLi / Li + ) (Xu et al., 2007), как показано на рисунке 11. Однако, как и LLTO, LiTi 2 (PO 4 ) 3 SE на основе нестабильны по отношению к металлическому Li, с восстановлением Ti 4+ до Ti 3+ (Hartmann et al., 2013).

Рис. 11. Циклическая вольтамперограмма LiGe 2 (PO 4 ) 3 SE на основе . Воспроизведено с разрешения Xu et al. (2007).

Неорганические электролиты на основе стекла

Стекловидные электролиты

Стекловидные электролиты привлекли большое внимание в основном из-за их нескольких преимуществ по сравнению с кристаллическими материалами: изотропная ионная проводимость, отсутствие сопротивления границ зерен, легкость изготовления пленки, широкий диапазон составов и т. Д.(Ravaine, 1980; Minami, 1987). Кроме того, ионная проводимость аморфных стекол обычно выше, чем у соответствующих кристаллических стекол из-за их так называемой открытой структуры (Tatsumisago, 2004), как показано на рисунке 12.

Рис. 12. Схема структуры стекла SiO 2 (A) и кристалла (B) .

Как правило, литий-ионные проводящие стекла можно разделить на две категории: оксидные и сульфидные.Для большинства оксидных стеклообразных электролитов литий-ионная проводимость при комнатной температуре слишком мала, чтобы быть практичной для высокоэнергетических батарей, обычно порядка 10 -6 ~ 10 -8 См · см -1 (Tatsumisago et al., 1987; Lee et al., 2002). В сульфидных стеклах высокая проводимость ионов лития 10 −3 ~ 10 −5 См · см −1 при комнатной температуре может быть достигнута благодаря высокой поляризуемости ионов серы, таких как Li 2 S – SiS 2 и Li 2

Страница не найдена - США

из

  • ИБП открыта для бизнеса: влияние на обслуживание, связанное с Коронавирусом...Более