, как всем давно известно, сильно не любят перезарядку (напряжение выше 4,2 В) и чрезмерную разрядку (ниже 2,5 В). При таких превышениях рабочего диапазона элемент очень быстро деградирует.Поэтому литий-ионные элементы всегда работают в тандеме с электронной платой (BMS. Система управления батареями), которая контролирует элемент и контролирует как верхний, так и нижний пределы напряжения. Это плата защиты, которая просто отключает банку от электрической цепи, когда напряжение выходит за пределы рабочего диапазона. Поэтому помимо самих элементов потребуется такая плата BMS.

Теперь есть два важных момента, с которыми я несколько раз безуспешно экспериментировал, пока не пришел к правильному выбору.Это максимально допустимый рабочий ток самих литий-ионных элементов и максимальный рабочий ток платы BMS.

У шуруповерта рабочие токи при высокой нагрузке достигают 10-20 А. Поэтому нужно покупать элементы, способные выдавать большие токи. Лично я успешно использую 30-амперные элементы 18650 производства Sony VTC4 (емкостью 2100 мАч) и 20-амперные Sanyo UR18650NSX (емкостью 2600 мАч). Они отлично работают с моими отвертками. Но, например, китайский TrustFire 2500 mAh и японский салатовый Panasonic NCR18650B на 3400 mAh не подходят, на такие токи не рассчитаны.Поэтому не стоит гнаться за емкостью стихий. даже 2100 мАч более чем достаточно; главное при выборе — не прогадать с максимально допустимым током разряда.

Точно так же плата BMS должна быть рассчитана на высокие рабочие токи. Я видел на Youtube, как люди собирают батарейки на 5- или 10-амперные платы. Не знаю, лично, при включении отвертки такие доски сразу уходили в защиту. На мой взгляд, это пустая трата денег. Скажу, что сама Макита ставит в свои батареи 30-амперные платы.Поэтому использую BMS на 25 ампер, купленную на Алиэкспресс. Стоят они порядка 6-7 долларов и ищут по запросу «BMS 25A». Так как вам нужна плата для сборки из 3-х элементов, нужно искать плату, в названии которой будет «3S».

Еще один важный момент: на некоторых платах могут быть разные контакты для зарядки (обозначение «C») и нагрузки (обозначение «P»). Например, плата может иметь три контакта: «P-», «P» и «C-», как на литий-ионной плате Makita. Такая доска нам не подойдет.Зарядка и разрядка (заряд / разряд) должны производиться одним касанием! То есть на плате должно быть 2 рабочих контакта: только «плюс» и просто «минус». Потому что у нашего старого зарядного устройства тоже всего два контакта.

В общем, как вы уже догадались, своими экспериментами я бросил кучу денег и на неправильные элементы, и на неправильные доски, допустив все возможные ошибки. Зато получил бесценный опыт.

Как разобрать аккумулятор в шуруповерте

Как разобрать старую батарею? Есть батарейки, где прикручены половинки корпуса, но есть еще и клей.Батарейки у меня как раз последние, и я вообще долго думал, что их нельзя разобрать. Оказалось, что это возможно, если есть молоток.

В общем, с помощью интенсивных ударов по периметру края нижней части корпуса (молоток с нейлоновой головкой, батарею нужно держать в руке на весу) место склейки удачно разъединяется. Корпус никак не повредился, 4 штуки уже разобрал.

Видео: Переделка аккумуляторной отвертки на Li Ion 18v

Часть нас интересует.

Из старой схемы нужны только контактные пластины. Они плотно приварены к двум верхним элементам точечной сваркой. Можно подобрать сварку отверткой или пассатижами, но подбирать нужно максимально аккуратно, чтобы не сломать пластик.

Все практически готово к дальнейшей работе. Кстати, оставил штатные датчик температуры и автоматический выключатель, хотя они уже не особо актуальны.

Но очень вероятно, что наличие этих элементов необходимо для нормальной работы штатного зарядного устройства.Поэтому настоятельно рекомендую их сохранить.

Вставляем литий-ионный аккумулятор

Вот новые элементы Sanyo UR18650NSX (их можно найти в этой статье на Алиэкспресс) емкостью 2600 мАч. Для сравнения, старый аккумулятор имел емкость всего 1300 мАч, что вдвое меньше.

Необходимо припаять провода к элементам. Провода нужно брать сечением не менее 0,75 кв. Мм, потому что токи у нас будут немалые.Провод с таким сечением нормально работает с токами более 20 А при напряжении 12 В. Возможна пайка литий-ионных батарей, кратковременный перегрев им никак не повредит, это проверено. Но нужен хороший скоростной флюс. Использую глицериновый флюс TAGS. Полсекунды. и вы сделали.

Припаяйте остальные концы проводов к плате согласно схеме.

На разъемах аккумулятора я всегда прокладываю даже более толстые провода в 1,5 кв. Мм. потому что место позволяет. Перед тем как припаять их к ответным контактам, я надел на плату кусок термоусадочной трубки. Это необходимо для дополнительной изоляции платы от аккумуляторных элементов. В противном случае острые края припоя могут легко натереть или проткнуть тонкую пленку литий-ионного элемента и вызвать короткое замыкание. Применять термоусадку нельзя, но хоть что-то изолирующее проложить между платой и элементами абсолютно необходимо.

Сейчас все утеплено как надо.

Контактная часть фиксируется в корпусе аккумулятора парой капель суперклея.

Аккумулятор готов к сборке.

Хорошо, когда корпус прикручен, но это не мой случай, поэтому просто склеиваю половинки снова «Моментом».

Аккумулятор заряжается штатным зарядным устройством. Правда, меняется алгоритм работы.

У меня есть два зарядных устройства: DC9710 и DC1414 T. И теперь они работают по-другому, поэтому я расскажу вам, как именно.

Makita DC9710 Зарядное устройство и литий-ионный аккумулятор

Раньше заряд аккумулятора контролировал сам аппарат. При достижении полного уровня остановил процесс и сигнализировал о завершении зарядки зеленым индикатором. Но теперь контроль уровня и отключение питания осуществляется установленной нами схемой BMS. Поэтому, когда зарядка завершится, красный светодиод на зарядном устройстве просто погаснет.

Если у вас как раз такой старый аппарат. тебе повезло. Потому что с ним все просто. Диод горит. зарядка. Выключенный. зарядка завершена, аккумулятор полностью заряжен.

Makita DC1414 T Зарядное устройство и литий-ионный аккумулятор

Есть небольшой нюанс, который нужно знать.Эта память более новая и предназначена для зарядки более широкого диапазона аккумуляторов от 7,2 до 14,4 В. Процесс зарядки в ней идет как обычно, горит красный светодиод:

Но когда аккумулятор (который должен иметь максимальное напряжение 10,8 В в случае никель-металлгидридных элементов) достигнет 12 вольт (у нас есть литий-ионные элементы с максимальным общим напряжением 12,6 В), крыша будет взорвана. зарядным устройством. Потому что он не поймет, какую батарею он заряжает: то ли 9,6 вольта, то ли 14,4 вольта. И в этот момент Makita DC1414 перейдет в режим ошибки, попеременно мигая красным и зеленым светодиодами.

Это нормально! Ваш новый аккумулятор будет заряжаться. правда не полностью. Напряжение будет примерно 12 вольт.

То есть вы пропускаете какую-то часть емкости с этим зарядным устройством, но мне кажется, что вы можете пережить это.

Полная модернизация аккумулятора Bosch обошлась примерно в 1000 руб. Новый Makita Makita PA09 стоит вдвое дороже. в итоге мы получили вдвое большую емкость, и дальнейший ремонт (в случае поломки несколько раз) будет заключаться только в замене литий-ионных элементов.

Внимание: эта статья и изображения в ней защищены авторским правом. Частичное или полное воспроизведение на других ресурсах без согласования запрещено.

Переделка АКБ Отвертки 14 4 Вольта

Особенности:

Конструкция литиевой аккумуляторной батареи не слишком отличается от конструкции батарей на основе другой химии. Но принципиальной особенностью является использование безводного электролита, предотвращающего выделение свободного водорода во время работы.Это было существенным недостатком батарей предыдущих разработок и приводило к высокой вероятности возгорания.

Анод изготовлен из пленки оксида кобальта, нанесенной на алюминиевый коллектор базового тока. Катод — это сам электролит, который содержит соли лития в жидкой форме. Электролит пропитывает пористую массу из электропроводящего химически нейтрального материала. Для него подходит рыхлый графит или кокс. Сбор тока осуществляется с медной пластины, наложенной на заднюю часть катода.

Для нормальной работы батареи пористый катод должен быть достаточно плотно прижат к аноду. Поэтому в конструкции литиевых батарей всегда присутствует пружина, сжимающая «бутерброд» из анода, катода и коллектора отрицательного тока. Попадание окружающего воздуха может нарушить тщательно сбалансированный химический баланс. А попадание влаги и вовсе грозит опасностью возгорания и даже взрыва. Поэтому готовый аккумуляторный элемент необходимо тщательно опломбировать.

Плоский аккумулятор проще по конструкции.При прочих равных условиях плоская литиевая батарея будет легче, намного компактнее и обеспечит значительный ток (то есть большую мощность). Но необходимо разработать устройство с плоскими литиевыми батареями, а это значит, что батарея будет иметь узкое специализированное применение. Такие аккумуляторы дороже своих аналогов.

Для расширения рынка сбыта производители выпускают аккумуляторные элементы универсальной формы и стандартных размеров.

Среди литиевых аккумуляторов сегодня действительно доминирует версия 18650.Такие батарейки внешне похожи на привычные в повседневной жизни цилиндрические пальчиковые батарейки. Но стандарт 18650 специально предусматривает чуть больший размер. Это позволяет избежать путаницы и предотвращает ошибочную замену такого блока питания вместо обычной солевой батареи. Но это было бы очень опасно, поскольку литиевая батарея имеет в два с половиной раза стандартное напряжение (3,6 В против 1,5 В для солевой батареи).

В электрической отвертке литиевые элементы последовательно собираются в батарею.Это позволяет увеличить напряжение на двигателе, чтобы обеспечить мощность и крутящий момент, необходимые для инструмента.

Аккумуляторная батарея обязательно содержит в своей конструкции датчики температуры и специализированное электронное устройство. контроллер.

Этот контур:

• контролирует равномерность заряда отдельных элементов;
• контролирует ток заряда;
• не допускает чрезмерного разряда элементов;
• предотвращает перегрев аккумулятора.

Батареи этого типа называются ионными. Также есть литий-полимерные элементы, это модификация литий-ионных. Их конструкция принципиально отличается только материалом и конструкцией электролита.

Особенности, преимущества и недостатки литиевых батарей для шуруповерта

• Характеристики:
• Преимущества и недостатки
• Отличие от никель-кадмиевых батарей
• Как выбрать?
• Как переделать и собрать?
• Как правильно заряжать?
• Как хранить?

Если ручной электроинструмент, работающий от бытовой электросети, привязан к розетке с помощью провода, ограничивающего движения человека, держащего устройство в руках, то аналогичные устройства с батарейным питанием «на поводке» предоставляют гораздо больше свободы действий в работе. Когда дело доходит до отверток, необходима батарея.

В зависимости от типа используемых аккумуляторов их условно можно разделить на две группы. с никелевыми и литиевыми батареями, а особенности последних делают этот электроинструмент наиболее интересным для пользователя.

Отличие от никель-кадмиевых батарей

Исторически первыми действительно массово производимыми аккумуляторными батареями для ручных электроинструментов были никель-кадмиевые батареи. При невысокой цене они вполне выдерживают относительно высокие нагрузки и обладают удовлетворительной электрической емкостью при разумных размерах и весе.Батареи этого типа по-прежнему широко распространены, особенно в секторе недорогих портативных устройств.

Основное различие между литиевыми батареями и никель-кадмиевыми батареями заключается в небольшом весе, высокой электрической емкости и очень хорошей нагрузочной способности.

Кроме того, очень важным отличием литиевых батарей является значительно меньшее время зарядки. Этот аккумулятор можно зарядить за пару часов. Но полный цикл зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов занимает не менее двенадцати часов.

С этим связана еще одна особенность: в то время как литиевые батареи достаточно спокойно переносят как хранение, так и работу в неполно заряженном состоянии, никель-кадмиевые батареи обладают крайне неприятным «эффектом памяти». На практике это означает, что для продления срока службы, а также для предотвращения быстрой потери емкости рекомендуется использовать никель-кадмиевые батареи до их полной разрядки. После этого обязательно зарядите до полной емкости, что занимает значительное время.

лишены этого недостатка.

Преимущества и недостатки

• Основным преимуществом литиевых батарей является их высокая электрическая емкость. Это позволяет создать легкий и компактный ручной инструмент. С другой стороны, если пользователь готов работать с более тяжелым устройством, он получит очень мощный аккумулятор, позволяющий отвертке работать долгое время.
• Еще одно преимущество — это возможность относительно быстро заряжать литиевые батареи энергией.Типичное время полной зарядки составляет около двух часов, а некоторые аккумуляторы можно зарядить за полчаса с помощью специального зарядного устройства! Это преимущество может быть исключительной причиной для оснащения отвертки литиевой батареей.

Литиевые батареи также имеют некоторые специфические недостатки.

• Наиболее заметно падение практической производительности при работе в холодную погоду. При отрицательных температурах прибор, оснащенный литиевыми батареями, необходимо время от времени прогревать, пока электрическая емкость полностью восстанавливается.
• Второй заметный недостаток — не слишком долгий срок службы. Несмотря на заверения производителей, лучшие образцы при максимально бережном использовании выдерживают не более трех-пяти лет. В течение года после покупки литиевая батарея любой распространенной марки при самом бережном использовании может потерять до трети своей емкости. Через два года вряд ли останется половина первоначальной мощности. Средний срок нормальной эксплуатации — два-три года.
• И еще один заметный недостаток: цена литиевых батарей намного выше стоимости никель-кадмиевых батарей, которые до сих пор широко используются в портативных электроинструментах.

Как переделать и собрать?

Часто у мастера уже есть старая аккумуляторная отвертка, которая ему полностью подходит. Но в устройстве используются устаревшие никель-кадмиевые аккумуляторы. Так как аккумулятор все равно придется менять, есть желание заменить старую батарею на что-то более новое. Это не только обеспечит более комфортную работу, но и избавит от необходимости искать на рынке старые батареи.

Самое простое, что приходит в голову — собрать блок питания от электронного трансформатора в старом батарейном отсеке.Теперь вы можете использовать отвертку, подключив ее к бытовой электросети.

К автомобильным аккумуляторам можно подключать модели с напряжением 14,4 Вольт. Собрав удлинитель с клеммами или вилку прикуривателя из корпуса старого аккумулятора, вы получаете незаменимый прибор для гаража или работы «в поле».

К сожалению, при переделке старого аккумулятора в проводной адаптер теряется основное преимущество аккумуляторного шуруповерта. мобильность.

Если мы переводим старую батарею на литиевую, мы можем принять во внимание, что литиевые элементы 18650 чрезвычайно широко распространены на рынке.Таким образом, мы можем изготавливать батарейки для шуруповертов на основе готовых деталей. Более того, преобладание стандарта 18650 позволяет выбирать аккумуляторы любого производителя.

Открыть корпус старого аккумулятора и удалить из него старую заливку не составит труда. Важно не забыть отметить контакт на корпусе, к которому ранее был подключен «плюс» старого аккумуляторного блока.

В зависимости от напряжения, на которое рассчитана старая батарея, необходимо выбрать количество последовательно соединенных литиевых элементов.Стандартное напряжение литиевого элемента ровно в три раза больше, чем у никелевого элемента (3,6 В вместо 1,2 В). Таким образом, каждый «литий» заменяет три последовательно соединенных «никеля».

Предусматривая конструкцию батареи, в которой три литиевых элемента соединены один за другим, можно получить батарею с напряжением 10,8 вольт. Среди никелевых батарей такие встречаются, но не часто. Когда к гирлянде подключены четыре литиевых элемента, мы уже получаем 14,4 вольта. Это заменит как 12 вольт, так и 14.Никелевые батареи на 4 вольта. это очень общие стандарты для никель-кадмиевых и никель-металлогидридных батарей. Все зависит от конкретной модели шуруповерта.

После того, как удалось определить количество последовательных этапов, вероятно, окажется, что в старом здании еще есть свободное место. Это позволит соединить две ячейки параллельно на каждой ступени, что удвоит емкость батареи. Для соединения литиевых батарей между собой на производстве используется никелевая полоска.Отрезки ленты соединяются друг с другом и с литиевыми элементами контактной сваркой. Но в быту пайка вполне приемлема.

Пайку литиевых элементов следует производить с большой осторожностью. Шов необходимо предварительно тщательно очистить и нанести хороший флюс. Лужение производится очень быстро, хорошо прогретым паяльником достаточно большой мощности.

Сама пайка осуществляется путем быстрого и уверенного прогрева места подключения провода к литиевой батарее.Во избежание опасного перегрева элемента время пайки не должно превышать трех-пяти секунд.

При конструировании самодельного литиевого аккумулятора следует учитывать, что он заряжается особым образом. В конструкции аккумулятора обязательно предусмотреть электронную схему для контроля и балансировки заряда. Кроме того, такая схема должна предотвращать возможный перегрев аккумулятора и чрезмерную разрядку. Без такого устройства литиевая батарея просто взрывоопасна.

Хорошо, что сейчас в продаже есть готовые электронные блоки управления и балансировки по достаточно низким ценам. Достаточно выбрать решение, подходящее именно для вашего случая. В основном эти контроллеры различаются количеством последовательно соединенных «ступеней», напряжение между которыми подлежит выравниванию (балансировке). Кроме того, они различаются допустимым током нагрузки и способом регулирования температуры.

В любом случае зарядить самодельный литиевый аккумулятор старым никелевым зарядным устройством уже нельзя.У них принципиально разные алгоритмы зарядки и управляющие напряжения. Вам понадобится специальное зарядное устройство.

Как правильно заряжать?

очень требовательны к характеристикам зарядного устройства. Такие батареи можно заряжать довольно быстро значительным током, но чрезмерный зарядный ток приводит к сильному нагреву и опасности возгорания.

Для зарядки литиевого аккумулятора обязательно использовать специальное зарядное устройство с электронным управлением током заряда и контролем температуры.

Также следует иметь в виду, что при последовательном соединении элементов в батарее литиевые источники очень склонны к неравномерной зарядке отдельных элементов. Это приводит к тому, что зарядить аккумулятор до полной емкости не получается, а элемент, исправно работающий в недозарядном режиме, просто быстрее изнашивается. Поэтому зарядные устройства обычно строятся по схеме «балансировщик заряда».

К счастью, все современные заводские литиевые батареи (кроме откровенных подделок) имеют встроенные схемы защиты и балансировки.Однако зарядное устройство для таких аккумуляторов должно быть специализированным.

Как выбрать?

Когда дело доходит до выбора аккумулятора для шуруповерта, задача сводится к выбору самого электроприбора, в комплекте с которым будет аккумулятор конкретной модели.

Рейтинг недорогих аккумуляторных шуруповертов в этом сезоне выглядит так:

• Makita HP331DZ, 10,8 В, 1,5 Ач, литий;
• Bosch PSR 1080 LI, 10,8 В, 1,5 Ач, литий;
• Борт БАБ-12-П, 12 В, 1.3 А, никель;

• Интерскол ДА-12ЭР-01, 12 вольт 1,3 Ач, никель;
• Kolner KCD 12M, 12 В, 1,3 Ач, никель.

Лучшие профессиональные модели:

• Makita DHP481RTE, 18 В, 5 Ач, литий;
• Hitachi DS14DSAL, 14,4 В, 1,5 Ач, литий;
• Metabo BS 18 LTX Impuls 201, 18 В, 4 Ач, литиевый;
• Bosch GSR 18 V-EC 2016, 18 вольт, 4 Ач, литий;
• Dewalt DCD780M2, 18 В 1,5 Ач, литиевый.

Лучшие аккумуляторные отвертки по надежности:

• Bosch GSR 1440, 14,4 В, 1,5 Ач, литий;
• Hitachi DS18DFL, 18 В, 1,5 Ач, литий
• Dewalt DCD790D2, 18 В, 2 Ач, литиевый.

Как видите, лучшие отвертки в полупрофессиональном и профессиональном сегментах имеют 18-вольтовые аккумуляторные батареи.

Это напряжение считается отраслевым профессиональным стандартом для литиевых батарей. Поскольку профессиональный инструмент рассчитан на длительную активную работу, а также предполагает дополнительный уровень комфорта, значительная часть выпускаемых 18-вольтовых аккумуляторов для шуруповертов полностью совместимы между собой, а иногда даже взаимозаменяемы между инструментами разных производителей.

Кроме того, широко используются стандарты 10,8 В и 14,4 В. Первый вариант встречается только среди самых недорогих моделей. Второй — традиционно «середняк» и встречается как среди профессиональных моделей отверток, так и среди моделей среднего (среднего) класса.

А вот обозначений 220 вольт в характеристиках лучших моделей не увидеть, так как это говорит о том, что отвертка подключена проводом к бытовой розетке.

Как разобрать аккумулятор в шуруповерте

Как разобрать старую батарею? Есть батарейки, у которых половинки корпуса скреплены саморезами, но есть и клеевые. Батареи у меня как раз самые последние, и долгое время вообще считал, что их нельзя разобрать. Оказалось, что можно, если есть молоток.

В целом при помощи сильных ударов по периметру края нижней части корпуса (молоток с нейлоновой головкой, аккумулятор нужно держать в руке на весу), место склейки успешно разъединяется.При этом корпус никак не повредился, 4 штуки уже разобрал таким способом.

Интересующая нас часть.

Из старой схемы нужны только контактные пластины. Они постоянно приварены точечной сваркой к двум верхним элементам. Можно подобрать сварку отверткой или пассатижами, но подбирать нужно максимально аккуратно, чтобы не сломать пластик.

Все практически готово к дальнейшей работе. Кстати, я оставил штатные термодатчик и разъединитель, хотя они уже не особо актуальны.

Но очень вероятно, что наличие этих элементов необходимо для нормальной работы штатного зарядного устройства. Поэтому настоятельно рекомендую их сохранить.

Замена аккумулятора шуруповерта на Li-Ion

В этой статье я не скажу ничего нового, но просто хочу поделиться опытом обновления батарей моей старой отвертки Makita. Изначально этот инструмент был разработан для никель-кадмиевых аккумуляторов (которые давно умерли, как и купленные на замену).Недостатки Ni-Cd известны: малая емкость, небольшой срок службы, высокая цена. Поэтому производители аккумуляторных инструментов давно перешли на литий-ионные батареи.

Ну что делать тем, у кого старый инструмент? Все очень просто: выбросить никель-кадмиевые банки и заменить их на Li-Ion популярного формата 18650 (на маркировке указано, что диаметр 18 мм, а длина 65 мм).

Какая нужна плата и какие элементы нужны для переделки шуруповерта на литий-ионный

Итак, вот мой 9.Аккумулятор 6В 1,3 Ач. На максимальном уровне заряда у него напряжение 10,8 вольт. Литий-ионные элементы имеют номинальное напряжение 3,6 вольт, максимальное — 4,2. Поэтому для замены старых никель-кадмиевых элементов на литий-ионные мне нужно 3 элемента, их рабочее напряжение будет 10,8 вольт, максимальное — 12,6 вольт. Превышение номинального напряжения никак не повредит двигатель, он не перегорит, а при большей разнице беспокоиться не о чем.

, как давно всем известно, категорически не любят перезарядки (напряжение выше 4.2 В) и чрезмерный разряд (ниже 2,5 В). При превышении рабочего диапазона элемент очень быстро разрушается. Поэтому литий-ионные элементы всегда работают в тандеме с электронной платой (BMS. Система управления батареями), которая контролирует элемент и контролирует как верхний, так и нижний пределы напряжения. Это плата защиты, которая просто отключает банку от электрической цепи, когда напряжение выходит за пределы рабочего диапазона. Поэтому помимо самих элементов потребуется такая плата BMS.

Аккумуляторная отвертка Black & Decker, 6 В

Теперь есть два важных момента, с которыми я безуспешно экспериментировал несколько раз, пока не пришел к правильному выбору. Это максимально допустимый рабочий ток самих литий-ионных элементов и максимальный рабочий ток платы BMS.

У шуруповерта рабочие токи при высоких нагрузках достигают 10-20 А. Поэтому нужно покупать элементы, способные выдавать большие токи. Лично я успешно использовал 30-амперные элементы 18650 от Sony VTC4 (емкость 2100 мАч) и Sanyo UR18650NSX на 20 ампер (емкость 2600 мАч).Они отлично работают с моими отвертками. Но, например, китайский TrustFire 2500 mAh и японский салатовый Panasonic NCR18650B 3400 mAh не подходят, на такие токи не рассчитаны. Поэтому нет необходимости гнаться за емкостью элементов. даже 2100 мАч более чем достаточно; главное при выборе — не прогадать с максимально допустимым током разряда.

Аналогично, плата BMS должна быть рассчитана на высокие рабочие токи. Я видел на Youtube, как люди собирают батарейки на 5- или 10-амперные платы.Не знаю, лично, при включении отвертки такие доски сразу уходили в защиту. На мой взгляд, это пустая трата денег. Скажу, что сама Макита ставит в свои батареи 30-амперные платы. Поэтому использую BMS на 25 ампер, купленную на Алиэкспресс. Они стоят около 6-7 и ищут «BMS 25A». Так как вам нужна плата для сборки из 3-х элементов, нужно искать такую ​​доску, в названии которой будет «3S».

Еще один важный момент: некоторые платы имеют разные контакты для зарядки (обозначение «C») и нагрузки (обозначение «P»).Например, плата может иметь три контакта: «P-», «P» и «C-», как на родной литий-ионной плате Makitov. Такая плата у нас не пойдет. Зарядка и разрядка (заряд / разряд) должны производиться одним касанием! То есть на плате должно быть 2 рабочих контакта: просто «плюс» и просто «минус». Потому что наше старое зарядное устройство также имеет только два контакта.

В общем, как вы уже догадались, своими экспериментами я выкинул кучу денег и на неправильные элементы, и на неправильные платы, допустив все возможные ошибки.Но я получил бесценный опыт.

Зарядное устройство Makita DC9710 и литий-ионный аккумулятор

Раньше аккумулятор управлял самим устройством. Когда был достигнут полный уровень, он остановил процесс и сигнализировал о завершении зарядки зеленым индикатором. Но теперь установленная нами схема BMS занимается контролем уровня и отключением питания. Поэтому, когда зарядка завершится, красный светодиод на зарядном устройстве просто погаснет.

Если у вас такое старое устройство, вам повезло.Потому что с ним все просто. Диод горит. идет зарядка. Выключенный. зарядка завершена, аккумулятор полностью заряжен.

Собираем литий-ионный аккумулятор

Вот новые элементы Sanyo UR18650NSX (по этой статье их можно найти на Алиэкспресс) емкостью 2600 мАч. Для сравнения: старый аккумулятор имел емкость всего 1300 мАч, что вдвое меньше.

Необходимо припаять провода к элементам. Провода нужно брать сечением не менее 0.75 кв. Мм, потому что токи будут немалые. Провод с таким сечением нормально работает с токами более 20 А при напряжении 12 В. Можно паять литий-ионные банки, кратковременный перегрев им никак не повредит, это проверено. Но нужен хороший быстродействующий флюс. Использую глицериновый флюс TAGS. Полсекунды. и вы сделали.

Остальные концы проводов припаиваем к плате согласно схеме.

Я всегда ставил провода даже толще 1.5 мм2 на контактах аккумулятора. потому что пространство позволяет. Перед тем, как припаять их к ответным контактам, я наложил на плату кусок термоусадочной трубки. Это необходимо для дополнительной изоляции платы от аккумуляторных элементов. В противном случае острые края припоя могут легко натереть или проколоть тонкую пленку литий-ионного элемента и вызвать короткое замыкание. Можно и не использовать термоусадку, но, по крайней мере, между платой и элементами необходимо проложить что-то изолирующее.

Сейчас все утеплено как надо.

Контактная часть фиксируется в корпусе аккумулятора парой капель суперклея.

Аккумулятор готов к сборке.

Хорошо, когда корпус на винтах, но это не мой случай, поэтому просто склеиваю половинки еще раз «Момент».

Аккумулятор заряжается штатным зарядным устройством. Правда, меняется алгоритм работы.

У меня есть два зарядных устройства, DC9710 и DC1414 T. И теперь они работают по-другому, поэтому я расскажу вам, как именно.

Зарядное устройство Makita DC1414 T и литий-ионный аккумулятор

Здесь есть небольшой нюанс, который нужно знать.Это зарядное устройство более новое и предназначено для зарядки более широкого диапазона аккумуляторов от 7,2 до 14,4 В. Процесс зарядки на нем идет как обычно, горит красный светодиод:

Но когда аккумулятор (который в случае никель-металлгидридных элементов должен иметь максимальное напряжение 10,8 В) достигает 12 вольт (у нас есть литий-ионные элементы с максимальным общим напряжением 12,6 В), зарядное устройство сносит крышу. . Потому что он не поймет, какую батарею он заряжает: то ли 9,6 вольта, то ли 14,4 вольта. И в этот момент Makita DC1414 перейдет в режим ошибки, попеременно мигая красным и зеленым светодиодами.

Это нормально! Ваш новый аккумулятор будет заряжаться. правда не полностью. Напряжение будет примерно 12 вольт.

То есть вы упустите какую-то часть емкости с этим зарядным устройством, но мне кажется, что вы можете выжить.

Всего апгрейд батареи oBosch обошелся примерно в 1000 руб. Новый Makita PA09 Макитова стоит вдвое дороже. В итоге мы получили вдвое большую емкость, и дальнейший ремонт (в случае небольшого сбоя) будет заключаться только в замене литий-ионных аккумуляторов.

Внимание: эта статья и изображения в ней защищены авторским правом. Частичное или полное воспроизведение на других ресурсах без согласия запрещено.

Переделка аккум шуруповерта 14 4 вольта

Бесплатная техническая библиотека:
▪ Все статьи AZ
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
▪ Новости науки и техники
▪ Журналы, книги, сборники
▪ Архив статей и поиск
▪ Схемы, сервисные руководства
▪ Электронные справочники
▪ Инструкция по эксплуатации
▪ Голосование
▪ Истории из вашей жизни
▪ В свободное время
▪ Случайные статьи
▪ Обзоры веб-сайтов

Справочник:
▪ Большая энциклопедия для детей и взрослых
▪ Биографии великих ученых
▪ Крупные научные открытия
▪ Детская научная лаборатория
▪ Должностные инструкции
▪ Домашняя мастерская
▪ Жизнь великих физиков
▪ Заводская техника дома
▪ Загадки , головоломки, вопросы с подвохом
▪ Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
▪ Искусство аудио
▪ Искусство видео
▪ История техники, технологии, объекты вокруг нас
▪ И тут появился изобретатель (ТРИЗ)
▪ Конспект лекций, шпаргалки
▪ Крылатые слова, фразеологизмы
▪ Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
▪ Любители путешествий.туристический совет
▪ Симуляторы
▪ Нормативная документация по охране труда
▪ Эксперименты по физике
▪ Эксперименты по химии
▪ Основы безопасной жизни (LSB)
▪ Основы первой помощи (PMP)
▪ Охрана труда
▪ Электроника и электротехника
▪ Строитель, домашний мастер
▪ Типовые инструкции по охране труда (POI)
▪ Чудеса природы
▪ Разведчики
▪ Электрик в доме
▪ Эффектные трюки и их решения

Техническая документация:
▪ Схемы и сервис-мануалы
▪ Книги, журналы, сборники
▪ Справочники
▪ Параметры радиодеталей
▪ Прошивка
▪ Руководство по эксплуатации
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатный архив статей
(в архиве 200000 статей)

Алфавитный указатель статей в книгах и журналах

Бонусов:
▪ Ваши истории
▪ Загадки для взрослых и детей
▪ Знаете ли вы, что.
▪ Визуальные иллюзии
▪ Веселые головоломки
▪ Каталог Vivasan
▪ Палиндромы
▪ Сборка кубика Рубика
▪ Форумы
▪ Карта сайта

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техподдержка:
Булах Михаил

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Кузнецова Наталья

При использовании материалов сайта ссылка на https: // www.требуется diagram.com.ua

производство Украина

Индикатор зарядки отвертки 14,4 вольт

Купил дешевую китайскую отвертку SKIL-2007, аккумулятор на 14,4 В. 1,2А / ч, в принципе нормально работать можно, но было два недостатка. Первый. нет регулировки скорости вращения, справился быстро, поставил тумблер с регулятором скорости Во-вторых, нет индикатора окончания зарядки. В комплект входят два аккумулятора и простое зарядное устройство, состоящее из двух отдельных частей.В маленьком корпусе, который вставлен в розетку, стоит трансформатор с выпрямителем, на выходе он выдает 18 В 200 мА, от него уходит кусок провода с разъемом. Вторая часть. само зарядное устройство с индикаторами, вот его схема. инжир. 1.

Зеленый светодиодный индикатор указывает на то, что устройство подключено к сети. Красный цвет означает, что аккумулятор заряжается, он будет гореть, пока аккумулятор подключен к зарядному устройству. По коврику время зарядки 3-5 часов. Поскольку контролировать окончание зарядки этим зарядным устройством невозможно, решил добавить свое.Поиски в интернете ничего не дали, слишком заумно наткнулись на контроллеры, программа на которые отправлена ​​за отдельную плату, или схемы по которым определяется заряд по яркости свечения светодиода, но это тоже не лучший вариант, так как днем ​​при солнечном свете яркость кажется небольшой, а в темноте большой.

Решил сделать простой и надежный индикатор зарядки аккумулятора из имеющихся деталей. За основу взял автомобильный индикатор напряжения (нашел на полках в гараже), они еще в продаже, это цилиндрический корпус, который вставляется в прикуриватель автомобиля, на конце расположены три светодиода в ряд , красный по краям, зеленый посередине.Вот его схема (рис. 2.) и паспортные данные.

• красный светодиод VD3. 12В;
• зеленый светодиод VD4. От 12,5 до 14,5 В;
• красный светодиод VD4. более 15 В.

• красный VD3 и зеленый VD4. От 12,0 до 12,5 В;
• красный VD2 и зеленый VD4. От 14,5 до 15,0 В.

Эта схема будет работать без модификации для отвертки на 12 В. Не содержит дефицитных деталей и легко собирается начинающим радиолюбителем.

В моей отвертке напряжение полностью заряженного аккумулятора при зарядке равно 16.5. 16,8 В, выше не поднимется, хотя заряжается за сутки. Переделка автомобильного индикатора следующая: разбирается корпус и выкидывается, остается плата 16х38 с тремя светодиодами. Стабилитрон VD1, замененный на D814G, вместо R2 установить переменный резистор на 1 кОм.

Настройка: ко входу «±» индикатора подключается источник питания с регулируемым напряжением до 20 В. Устанавливаем на выходе блока питания напряжение 16,5 В и вращением ползунка переменного резистора добиваемся, что горит только зеленый светодиод, как только красный VD3 гаснет, вращение прекращается.На этом настройка завершена.

Получил следующие значения зарядки: Красный VD3. до 15 В (батарея разряжена). Красный VD3 и зеленый VD4. 15,16,5 В (заряд 50-80%).

Зеленый VD3. 16.5. 19,3 (заряжен 100%). Красный VD2. более 19,3В (этот показатель практически не используется).

Тогда вместо переменного резистора установите постоянный, в моем случае получилось R2 = 470 Ом, но можно оставить строительный. индикатор подключается к штатному зарядному устройству к «±» клеммам аккумуляторной батареи.В корпусе просверливаются три отверстия для светодиодов и индикатор вставляется в корпус зарядного устройства, там много места, и он фиксируется. Все родное остается на своих местах.

При включении зарядного устройства без аккумулятора горит VD2. Вставляем разряженный аккумулятор в зарядное устройство, VD2 гаснет, индикатор VD3 загорается, как только напряжение зарядки достигает 15 В, начинает светиться зеленый индикатор VD4, а яркость VD3 уменьшается и наконец VD3 гаснет красным, и зеленый VD4 загорается полным светом, зарядку можно считать завершенной.

В результате этого дополнения к зарядному устройству зарядка вместо 3-5 часов по паспорту заканчивается намного раньше. В любой момент по свечению индикаторов можно определить, на каком этапе заряжается аккумулятор. По способу настройки эта схема подходит и для других зарядных устройств, на другое напряжение. Для этого аккумулятор полностью заряжается, как указано в инструкции, в течение 3-5 часов, затем, не вынимая аккумулятор из зарядного устройства, измеряется напряжение полностью заряженного аккумулятора.Это напряжение устанавливается на выходе регулируемого блока питания и подбором стабилитрона VD1 и резистора R2 добиваются четкой работы индикатора, как указано выше.

Смотрите другие статьи раздела Зарядные устройства, аккумуляторы, гальванические элементы.

Прочтите и напишите полезные комментарии к этой статье.

Комментариев к статье:

xav83
А где в схеме VD4?

Arthur
Такое ощущение, что схему нарисовал один, а статью написал другой.

Александр
Схема переделки неплохая, но в описании много неточностей и недоразумений.

Блок питания батарейного отсека

Мобильность остается, вы ограничены только длиной сетевого кабеля. Проблема только в том, как втиснуть достаточно мощный трансформатор в небольшой корпус.

Мы снова вспоминаем закон Ома и понимаем, что мощный электродвигатель на 220 вольт может быть компактным.

Изготовление самодельного блока питания

Если вы знакомы с принципами построения электрических схем, вы можете сделать свой собственный блок питания.Схема, дающая общие понятия. на иллюстрации.

Трансформатор можно взять от старого лампового телевизора или другой бытовой техники. Мощность 220 вольт 250-350Вт. Главное — блок питания. донора нельзя пульсировать.

Напряжение на вторичной обмотке 24-30 вольт. Вторичная обмотка выполняется из провода соответствующего сечения.

Однако, если ток выходной обмотки составляет не менее 15 ампер (см. Спецификацию трансформатора), беспокоиться не о чем.

После потерь на диодном мосту (1-1,5 В на диоде) вы получите необходимое выходное значение.

Если у вас есть электротехническое образование, сделайте расчет самостоятельно. Или практически: подключив в качестве нагрузки лампу накаливания 220 вольт 100 Вт, измерьте выходное напряжение. E

Если превышает потребность отвертки, уменьшите количество витков вторичной обмотки трансформатора.

Преобразование отвертки с аккумуляторной батареи на сетевую

• Недостатки батареи
• Выход есть.переделка шуруповерта в сети
• Внешний источник питания
• Блок питания батарейного отсека
• Отвертка переделка своими руками
• Использование блока питания от персонального компьютера
• Использование автомобильного зарядного устройства
• Изготовление самодельного блока питания
• Адаптер переменного тока для отвертки в батарейном отсеке
• Встраиваем готовый блок питания
• Самодельная схема питания

Те, кто пользовался аккумуляторной отверткой, оценили ее удобство.В любой момент, не запутавшись в проводах, можно залезть в труднодоступные ниши. Пока батарея не разрядится.

Выход есть. переделка шуруповерта в сети

Да, он теряет одно из преимуществ аккумуляторного инструмента. мобильность. Но для работы в помещениях с выходом в сеть 220 вольт это отличный выход. Тем более, что вы даете новую жизнь сломанному инструменту.

Существует две концепции создания сети из аккумуляторного шуруповерта:

Встраиваем готовый блок питания

Для этого необходимо приобрести готовый блок с подходящими характеристиками и габаритами.На радиорынках таких товаров достаточно.

Возьмите труп с собой и идите на примерку. Когда нужный источник питания будет куплен, аккуратно отделите его от корпуса.

Помещаем отвертку в аккумуляторный ящик. Все компоненты должны быть надежно закреплены.

При необходимости удлините провода, соединяющие плату управления и трансформатор. Если во время работы цепь коснется металлических частей трансформатора, произойдет короткое замыкание.

Так как место в корпусе позволяет.разделите плату и трансформатор для лучшего охлаждения. Какой бы качественный блок питания вы ни выбрали, нагрузка будет высокой и возможен перегрев.

Не лишним будет закрепить на микросхемах управления питанием дополнительные радиаторы. Долго поработайте отверткой, отключите ее от электросети и коснитесь радиодеталей на плате управления.

Вы сами разберетесь, какие элементы нуждаются в отводе тепла. В корпусе можно сделать отверстия для циркуляции воздуха.

Переделка блока питания своими руками не займет много времени, а стоимость купленного модуля несопоставима с восстановлением работоспособности аккумулятора.

Недостатки батареи

• Требуется регулярная подзарядка. Рано или поздно батареи разрядятся.
• Чем дешевле инструмент, тем быстрее придет время доработки.

В этом нет ничего плохого, но вы должны знать, что производитель экономит столько же, сколько и вы.Поэтому самый дорогой блок (а это аккумулятор) в комплекте будет самым дешевым.

В результате получаем отличный инструмент с исправным мотором и не изношенным редуктором, который не работает из-за некачественного аккумулятора.

Есть возможность приобрести новый комплект батарей или заменить неисправные батареи в приборе. Однако это мероприятие бюджетное. Стоимость сопоставима с покупкой новой отвертки.

Второй вариант — использовать запасной или старый аккумулятор от автомобиля (если он у вас есть).Но стартерная батарея тяжелая, и пользоваться таким тандемом не очень комфортно.

Использование автомобильного зарядного устройства

Принцип такой же, как и при использовании блока питания компьютера. Для стартерных аккумуляторов необходимо приобрести старое зарядное устройство. Современная мода на компактные импульсные зарядные устройства оставила за бортом аналоговые линейные устройства с ручной регулировкой напряжения и тока заряда. Поэтому такое устройство можно приобрести на автомобильном рынке за символическую стоимость.

Зарядное устройство MAX INTER

Хорошо, если можно будет плавно регулировать напряжение. в этом случае к вашему импровизированному блоку питания подойдет любая отвертка.

Преобразование его в электроинструмент сводится к подключению входа электродвигателя к силовым клеммам зарядного устройства.

Аккумуляторы для аккумуляторных электроинструментов | DEWALT

:

1. Дом
2. Аксессуары
3. Аккумуляторы и зарядные устройства
4. Аккумуляторы

Ваш выбор

55 Результаты Очистить все

Нет текущих выборов

Товаров не найдено.

{{{Navigation_Title}}}

{{ModelName}}

Материалы электродов для литий-ионных батарей

Аноды

В настоящее время существует только два типа промышленных анодных материалов: на основе углерода (в основном графита) и оксидной шпинели Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ ( Рисунок 3 ).Использование интеркалирующего электрода с низким потенциалом позволяет избежать цикличности и проблем безопасности, связанных с образованием дендритов на литиевых анодах, подвергающихся перезарядке, что препятствует их использованию в перезаряжаемых батареях. При нормальной работе и в большинстве случаев неправильного обращения дендриты лития не растут на графитовых анодах, и эти электроды могут надежно переключаться. О химическом получении соединений интеркаляции графита (GIC) Li _x C ₆ (x = 1), в которых ионы лития расположены между листами графена, впервые сообщил в 1955 году Герольд. ³⁴ Хотя литированный графит был предложен для использования в батареях еще в 1977 году Арманом и Тузейном, ³⁵ соинтеркаляция растворителей и необратимое восстановление растворов электролитов, обычно используемых в то время, предотвращали электрохимическое циклирование этого электрода. Только после разработки электролитических растворов, содержащих этиленкарбонат (EC) (продукт № 676802), графитовые аноды можно было успешно использовать в конфигурации литий-ионных аккумуляторов. В этих растворах на поверхности частиц образуется интерфейс твердого электролита (SEI), поскольку графит литиируется в электрохимических ячейках на ранних этапах цикла.SEI является ионопроводящим, но электронно изолирующим, и после образования эффективно предотвращает дальнейшее необратимое восстановление раствора электролита. Некоторое количество электролита обязательно расходуется во время начального цикла ячейки для образования SEI, что приводит к неэффективности заряда. Тщательная очистка, оптимизация морфологии частиц и использование добавок к электролиту значительно снизили неэффективность; в результате передовые ионно-литиевые батареи демонстрируют начальную необратимую емкость всего в несколько процентов.Осаждение растворенного металла, происходящее от катода, или резкие скачки температуры во время работы могут нарушить SEI, что потребует его повторного образования; это затем приводит к дальнейшей потере циклически пригодного лития.

Графит состоит из листов графена, расположенных в шахматном порядке по схеме AB (шестиугольная, наиболее распространенная форма) или ABC (ромбоэдрическая) (, рис. 3, ). При введении ионов лития листы графена укладываются непосредственно друг на друга в порядке AA, и происходит этапирование; я.е. образуются соединения, в которых есть периодические массивы незанятых галерей, число которых зависит от значения x в Li _x C ₆ . (Например, в компаунде 2 этапа, где x = 0,5, занятые галереи чередуются с незанятыми). Стадия проявляется в профиле электрохимического напряжения литиево-графитовых полуэлементов в виде серии плато от примерно 0,2-0,1 В, что указывает на несколько двухфазных областей.

Неграфитовые угли, которые содержат домены графена, но не имеют дальнего структурного порядка, также представляют интерес для литий-ионных аккумуляторов.Введение лития в эти материалы обычно происходит при более высоких потенциалах, чем в графите, и стадия не происходит. Хотя необратимые емкости часто намного выше, чем у графита, SEI на некоторых типах неупорядоченного углерода (например, твердых углях) менее восприимчивы к разрушению, что делает их пригодными для спаривания с катодами из шпинели из оксида марганца, в которых растворение металла может быть проблематичным. Структуры неупорядоченных углеродов очень сложны, а электрохимические свойства (форма профиля напряжения и емкость) значительно различаются.Дополнительную информацию об угольных анодах можно найти в ссылках 36 и 37.

Шпинель литий-оксид титана, Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ , ³⁸ (артикул 702277) является альтернативой угольным анодам, но его использование ограничено применениями, не требующими высоких энергозатрат. плотность из-за высокого рабочего напряжения (1,5 В по сравнению с Li / Li ⁺ ). Он обратимо вмещает литий с образованием фазы каменной соли, Li ₇ Ti ₄ O ₁₂ .В отличие от большинства других вставочных электродов, этот материал не демонстрирует изменения объема во время двухфазных процессов введения / экстракции лития, что делает его материалом с нулевой деформацией, который очень хорошо циклируется. ³⁹ Кроме того, в пределах окна термодинамической стабильности электролитических растворов на основе органических карбонатов возникает высокий рабочий потенциал, так что нет необходимости формировать слой SEI для правильного функционирования электрода. Поскольку Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ имеет низкую электронную проводимость, он часто наноструктурирован.Как и в случае с LiFePO ₄ , низкая реакционная способность Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ — вот что позволяет этому подходу преуспеть, хотя опасения по поводу влияния наноструктурирования на и без того низкую плотность энергии все еще оправданы. Наилучшие результаты достигаются, когда наночастицы являются однородными и сферическими, поэтому они хорошо упаковываются. ⁴⁰ Ячейки, состоящие из наноструктурированного Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ и LiFePO ₄ , могут быть циклированы более 200 раз со скоростью до 10 ° C (где C определяется как скорость, при которой общая емкость батарея разряжается за 1 час) без потери емкости.

На пути к лучшим аккумуляторам

Текущие исследования электродов для ионно-литиевых батарей направлены в первую очередь на материалы, которые могут обеспечить более высокую плотность энергии устройств. Для положительных электродов разрабатываются как высоковольтные материалы, такие как LiNi _0,5 Mn _1,5 O ₄ (№ продукта 725110) ( Рисунок 2 ), так и материалы с повышенной емкостью. К последним относятся многослойно-слоистые композиты с высоким содержанием марганца (HCMR) с общей формулой xLi ₂ MnO ₃ • (1-x) LiNiyMnyCo _1-2y O ₂ , ⁴¹ и соединения например, Li ₂ MSiO ₄ (M = Fe, Mn, Co), в котором теоретически можно удалить более одного Li на формульную единицу.Для слоисто-слоистых композитов начальный заряд выше примерно 4,4 В относительно Li / Li ⁺ в электрохимических ячейках активирует обычно инертный компонент Li ₂ MnO ₃ , необратимо удаляя ионы лития и кислород. Образующийся слоистый фрагмент «MnO ₂ » может затем интеркалировать ионы лития, добавляя свою емкость к емкости компонента NMC. Хотя для активированных композитов в электрохимических ячейках сообщается об очень высоких емкостях (иногда превышающих 250 мАч / г), они страдают от низкой скорости и спада напряжения из-за постепенного превращения слоистого компонента MnO ₂ в шпинель при кататься на велосипеде.

Высокая теоретическая емкость около 330 мАч / г, рассчитанная для Li ₂ MSiO ₄ на основе экстракции двух ионов лития на формульную единицу, требует общего изменения окислительно-восстановительного состояния +2 для центра из первоначально двухвалентного металла. Расчеты из первых принципов показывают, что окисление Fe ³⁺ до Fe ⁴⁺ происходит при непрактично высоком потенциале, ⁴² , и эксперименты подтвердили, что только первый ион лития может быть извлечен во время заряда Li ₂ FeSiO ₄ в электрохимических ячейках. ⁴³ В то время как окисление Mn ³⁺ до Mn ⁴⁺ в силикатах, как ожидается, будет происходить при более низких потенциалах, чем у Fe ³⁺ до Fe ⁴⁺ , попытки использовать Li ₂ Соединения MnSiO ₄ или Li ₂ (Mn, Fe) SiO ₄ в качестве катодов не имели большого успеха. Даже наноструктурирование и добавление большого количества углерода к композитным электродам недостаточно компенсируют плохие транспортные свойства и отрицательно влияют на практическую плотность энергии.Кроме того, широкий диапазон напряжений, в котором происходят процессы интеркаляции, нежелателен, поскольку он приводит к снижению мощности по мере разряда электрода. Соединения, в которых металлические центры могут претерпевать более одного изменения степени окисления, остаются интересными из-за потенциала очень высокой емкости, и исследователи продолжают поиск электроактивных материалов с этими характеристиками.

Напротив, шпинельный катод высокого напряжения LiNi _0,5 Mn _1.5 O ₄ демонстрирует очень хорошую скорость и циклические характеристики без необходимости наноструктурирования, ⁴⁴ , хотя преимущество плотности энергии по сравнению с коммерчески используемыми материалами относительно невелико (только примерно на 30% больше, чем у Li _{1 + x} Mn _{2- x} O ₄ , например). Высокий рабочий потенциал может потребовать использования специально разработанных электролитических растворов, покрытий на поверхности частиц и других стратегий для снижения кулоновской неэффективности и продления срока службы.Как и в случае изоструктурных вариантов LiMn ₂ O ₄ , растворение Mn потенциально является проблемой для жизненного цикла. Это явление в обоих случаях связано с присутствием электроактивного Mn ³⁺ . В идеализированной структуре LiNi _0,5 Mn _1,5 O ₄ ионы Mn находятся в степени окисления +4 и электрохимически инертны, и только Ni подвергается окислительно-восстановительным процессам. На практике образцы обычно демонстрируют некоторую степень нестехиометрии с избытком Mn, присутствующим в трехвалентном состоянии.Это проявляется в профиле потенциала как емкость при 4 В относительно Li / Li ⁺ (, рис. 2, ).

Исследования новых анодных материалов были сосредоточены на сплавах лития, в первую очередь с Si, ⁴⁵ (продукт № 633097) и классе материалов, известных как преобразовательные электроды, ⁴⁶ , которые подвергаются реакции 1, а не простой интеркаляции.

nLi ⁺ + ne ^— + M ^{n +} X _m ↔ M + nLiX _{m / n} (X = O, F, N, S) (1)

Исходные материалы для реакции 1, как правило, представляют собой наночастицы, позволяющие легко восстановить металлический элемент и литиевую соль во время включения лития.Удельная емкость может быть чрезвычайно высокой (700 мАч / г или более), но эти электроды страдают из-за высокой неэффективности первого цикла, наклонных профилей напряжения и больших поляризаций заряда / разряда (гистерезиса), что приводит к низкой эффективности приема-передачи. Гистерезис, скорее всего, присущ системе, а не просто вопрос кинетических ограничений, которые, по-видимому, можно улучшить с помощью наноструктурирования. Разрыв связи и повторное образование происходит во время электрохимических процессов, и пути реакции могут быть разными для заряда и разряда.

Система кремний / литий имеет наивысшую удельную емкость из всех литиевых сплавов, 4200 мАч / г, что соответствует восстановлению вплоть до состава конечных элементов Li _4,4 Si. Очень большие изменения объема, связанные с легированием (до 400%), приводят к быстрой деградации и разъединению композитных электродов, изготовленных из обычного кремния микронных размеров, что снижает срок службы. ⁴⁷ Изменение объема также приводит к большой кулоновской неэффективности, связанной с постоянным образованием слоев SEI на свежеоткрытых поверхностях.Были предприняты значительные усилия для снижения объемного расширения за счет наноструктурирования Si для снижения механических напряжений во время процессов легирования / удаления лития. ⁴⁸ Другие стратегии, которые имели некоторый успех, включают использование специальных связующих, которые придают эластичность композитному электроду, ⁴⁹ , а также проводящих полимеров, которые служат двойному назначению в качестве связующего и проводящей добавки. ⁵⁰

В настоящее время в коммерческие аноды добавляют небольшое количество кремния для увеличения емкости, и несколько компаний по производству аккумуляторов заявили о своем намерении заменить графит кремнием.Несколько удивительно, что повышение удельной энергии батарей с кремниевыми анодами ожидается только примерно на 30%, несмотря на то, что удельная емкость кремния более чем в десять раз больше, чем у графита. Это связано с требованием согласования емкости анода и катода с гораздо меньшей плотностью энергии, который должен обеспечивать весь цикл лития в батарее. Следовательно, дальнейшее увеличение удельной энергии зависит от успешной разработки катода с большей емкостью.

Резюме и проблемы

Потребность в улучшенных литий-ионных батареях для требовательных автомобильных приложений создает как проблемы, так и возможности для заинтересованных материаловедов. Хотя более высокая плотность энергии чрезвычайно желательна для этих приложений, а также для бытовой электроники, это не может быть достигнуто за счет безопасности, срока службы или календарного срока службы (, рис. 5, ). По этой причине наноструктурирование лучше всего работает при использовании материалов с низкой реакционной способностью, таких как LiFePO ₄ и Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ , которые в настоящее время коммерциализированы.Наноподход, похоже, также имеет некоторые достоинства для кремниевых анодов, которые находятся на продвинутой стадии разработки. В дополнение к кремнию в последнее время на рынке аккумуляторных батарей появились новые электроды с высокой плотностью энергии, такие как слоисто-слоистые оксидные композиты, высоковольтные шпинели, конверсионные материалы и многовалентные окислительно-восстановительные соединения, включая, помимо прочего, силикаты.

Благодарность

Эта работа была поддержана помощником секретаря по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии Управления автомобильных технологий США.S. Министерство энергетики по контракту № DE-AC02-05Ch21231. Этот документ был подготовлен как отчет о работе, спонсируемой правительством США. Хотя предполагается, что этот документ содержит правильную информацию, ни правительство США, ни какое-либо его ведомство, ни регенты Калифорнийского университета, ни их сотрудники не дают никаких гарантий, явных или подразумеваемых, и не принимают на себя никакой юридической ответственности за точность, полнота или полезность любой раскрытой информации, устройства, продукта или процесса или свидетельствует о том, что ее использование не нарушает права частной собственности.Ссылка в данном документе на какой-либо конкретный коммерческий продукт, процесс или услугу по его торговому наименованию, товарному знаку, производителю или иным образом не обязательно означает или подразумевает его одобрение, рекомендацию или поддержку со стороны правительства США или любого его агентства или регентов. Калифорнийского университета. Взгляды и мнения авторов, выраженные в данном документе, не обязательно отражают или отражают точку зрения правительства Соединенных Штатов или какого-либо его ведомства или регентов Калифорнийского университета.

% PDF-1.4 % 287 0 объект > эндобдж xref 287 113 0000000016 00000 н. 0000002612 00000 н. 0000002880 00000 н. 0000002911 00000 н. 0000002979 00000 п. 0000003964 00000 н. 0000004384 00000 п. 0000004451 00000 п. 0000004800 00000 н. 0000004922 00000 н. 0000005040 00000 н. 0000005183 00000 п. 0000005318 00000 н. 0000005502 00000 н. 0000005675 00000 н. 0000005810 00000 н. 0000005945 00000 н. 0000006213 00000 н. 0000006389 00000 п. 0000006549 00000 н. 0000006750 00000 н. 0000006939 00000 п. 0000007087 00000 п. 0000007233 00000 н. 0000007416 00000 н. 0000007561 00000 п. 0000007711 00000 н. 0000007859 00000 п. 0000008047 00000 н. 0000008167 00000 н. 0000008263 00000 н. 0000008360 00000 н. 0000008456 00000 н. 0000008552 00000 н. 0000008647 00000 н. 0000008743 00000 н. 0000008838 00000 н. 0000008934 00000 н. 0000009029 00000 н. 0000009125 00000 н. 0000009220 00000 н. 0000009316 00000 п. 0000009411 00000 н. 0000009506 00000 н. 0000009600 00000 н. 0000009694 00000 п. 0000009788 00000 н. 0000009885 00000 н. 0000010171 00000 п. 0000012444 00000 п. 0000013198 00000 п. 0000013521 00000 п. 0000013831 00000 п. 0000014236 00000 п. 0000014416 00000 п. 0000014783 00000 п. 0000015272 00000 п. 0000015653 00000 п. 0000016167 00000 п. 0000023618 00000 п. 0000024209 00000 п. 0000028564 00000 п. 0000028982 00000 п. 0000029634 00000 п. 0000029656 00000 п. 0000030557 00000 п. 0000030858 00000 п. 0000031473 00000 п. 0000031875 00000 п. 0000032263 00000 п. 0000032608 00000 п. 0000034072 00000 п. 0000034328 00000 п. 0000034479 00000 п. 0000034765 00000 п. 0000035616 00000 п. 0000035959 00000 п. 0000036701 00000 п. 0000042429 00000 п. ӹ-tN1Wk _} s [k # 6o {[.gg 1 ۦ v || E \ ?; VgL6Ww7]> ~ 97

-jB # @ QTCC; `i! %% $! PRRKKCb` @ %% т! т d — @ AӀVPPWry @ :! epY909X4, bc ٰ V ISuXp * 54x1Lb`

(PDF) Влияние изменения энтропии интеркаляции лития в катодах и анодах на терморегулирование литий-ионных аккумуляторов

В.В. Viswanathan et al. / Journal of Power Sources 195 (2010) 3720–3729 3721

Измерение изменения энтропии отдельного электрода и полной энтропии ячейки

, наряду с вычислением обратимого и необратимого тепла

при различных плотностях тока составит

отдать должное эффективному управлению температурным режимом для больших батарей

.Различные исследователи определили

значений изменения энтропии для LiCoO2 [4], LiCoO2, модифицированного Ni [5], шпинели LiMn2O4

[6], Li

1,156Mn1,844 O4 [7], LiFePO4 [8], графита [9] ], Li

4 / 3Ti5 / 3 O4spinel

[7] и полные ячейки LiCoO2 – графит [1]. Из этих данных очевидно, что определенные пары катод / анод могут способствовать снижению скорости обратимого тепловыделения

из-за катодной и анодной энтропии

изменений, компенсирующих друг друга при заданном SOC на желаемых

Диапазон SOC.

Скорость необратимого тепловыделения может быть определена из

измерений импеданса для 18 650 ячеек с нормированием импеданса по емкости. Были составлены зарегистрированные значения импеданса для 18 650 ячеек

[10–13] и призматических ячеек [14,15], из которых были рассчитаны

нормированных значений Ah.

2. Скорость обратимого тепловыделения литий-ионных аккумуляторов

2.1. Данные по изменению энтропии из литературы

В данной работе собраны термодинамические свойства (изменение энтропии, S) катодных и анодных материалов кат-

.В то время как данные

о LiCoO2, шпинелевых катодах LiMn2O4 и графитовом аноде были прочитаны —

или были доступны [4–7,9], была доступна лишь ограниченная информация о

, таких как LiFePO4 [8] и титанат лития [7].

Изменение энтропии полной ячейки было вычислено из данных отдельных

визуальных электродов, в то время как полное изменение энтропии ячейки для

LiCoO2 – графит было получено из литературы [1]. Для примерно

литературных данных S рассчитывалось из значений ∂E / ∂T

[5].

2.2. Обратимое и необратимое тепло

Скорость обратимого тепловыделения 2Qrin Вт, генерируемого электродом

, определяется как

Qr = TSI

нФ (1)

, где I — плотность тока (А · см − 2), Это температура (K), S

— изменение энтропии (Дж · моль − 1 · K − 1), не равное количеству электронов

на реакцию, а F — постоянная Фарадея (96 485 Сэкв. − 1). Прибор

ETMS ETMS-1000 (Viaspace Inc., Ирвин, Калифорния, США) рассчитывает изменение энтропии на основе одного обмена Li + во время заряда или

разряда по уравнению

S = nF∂E

∂T (2)

где E — потенциал холостого хода.Следовательно, для расчета скорости обратимого тепловыделения

n принимается равным 1.

Изменение энтропии S типично соответствует реакции восстановления

, которая является реакцией разряда для катода в полной ячейке.

В зависимости от соглашения знак выделения тепла может быть

положительным или отрицательным для экзотермической реакции. Предполагая, что тепло для

экзотермическая реакция является отрицательной, ток разряда принимается равным

положительным знаком (и ток заряда считается отрицательным) для уравнения.(1) к

должны быть согласованы. (Если термин тепловыделения для экзотермических реакций

положительный, ток разряда должен быть отрицательным для согласованности.)

Следует отметить, что во время разряда литий-ионного элемента, в то время как

восстановление происходит на катоде, окисление происходит в

2 Обратите внимание, что все ссылки на тепло в этой работе соответствуют скорости выделения тепла

в ваттах.

анод. Следовательно, полное изменение энтропии для элемента во время разряда

составляет

S = Sc + Sa (3)

, где Scc соответствует изменению энтропии материала катода —

риала для реакции восстановления, а Sac соответствует изменению энтропии

материала анода для реакции окисления.Следовательно,

измеренных или сообщенных Svalues ​​для анодных материалов перевернуты знаком

и представлены как Sain this work to order for Eq. (3) быть согласованным

.

Поскольку прибор ETMS не различает анод или катод

, состояние заряда (SOC), измеренное прибором

, увеличивается во время окисления. Поскольку полностью окисленное состояние

для анода соответствует 0% SOC в полной ячейке, SOC для анода

, представленное в этой статье, было скорректировано, чтобы быть равным фактическому

SOC для анода в полной ячейке.Следовательно, если приборное SOC для анода

составляет x%, SOC анода, представленного в этой работе, составляет (100 −x)%.

Комбинации катодов и анодов с низким значением Sval-

ед. Были определены в диапазоне 0–100% SOC. В некоторых случаях

низкие значения S для полной ячейки были связаны с низкими значениями S для катода и анода cath-

, в то время как в других случаях изменения энтропии катода и анода

были противоположными по знаку на каждом SOC, таким образом, минимизируя их сумму

.

Скорость необратимого тепловыделения, Qirr всегда экзотермическая,

и определяется как

Qirr = −I2Ri (4)

, где Ri — внутреннее сопротивление. Уравнение В (4) указано, что скорость необратимого

тепловыделения является произведением тока I и перенапряжения ячейки

, при этом перенапряжение ячейки является произведением тока ячейки

I и внутреннего сопротивления ячейки Ri, где Ri — величина сумма

омических, активационных и диффузионных сопротивлений поляризации.

Анализ проводился для батареи на 16 кВтч (200 В / 80 Ач),

, что является расчетным размером для 40-мильного подключаемого гибридного электрического автомобильного аккумулятора

(PHEV) [16] или расчетным размером для распределенное сообщество

муниципальный накопитель энергии [17]. Используя номинальное напряжение ячейки 3,6 В, было рассчитано количество ячеек

и общее внутреннее сопротивление батареи

, рассчитанное на основе значений Ah, полученных из литературы

[10–15].Общая скорость тепловыделения Q определяется выражением

Q = Qr + Qirr (5)

Хотя Qirr всегда отрицательно, Qr может быть как положительным, так и отрицательным —

tive при различных состояниях заряда (SOC), знаки противоположные.

для заряда и разряда.

Суммарная скорость тепловыделения была рассчитана для различных комбинаций катодов и анодов в диапазоне 0–100% SOC.

Для этой работы внутреннее сопротивление ячейки было принято равным

, одинаковым для всех химикатов.Как будет показано позже, внутреннее сопротивление ячейки

предполагается на верхнем конце значений

, указанных в литературе, и в ~ 4–5 раз больше, чем в нижнем диапазоне

заявленного внутреннего сопротивления. ценности. Это приводит к консервативной оценке вклада обратимого тепловыделения,

, поскольку для ячеек с более низким внутренним сопротивлением вклад обратимого тепловыделения

будет выше в процентах от общей скорости тепловыделения

.