Как самостоятельно произвести восстановление аккумулятора шуруповерта. Ремонт литий ионных аккумуляторов шуруповерта Как поменять батареи в аккумуляторе шуруповерта

19.06.2020

Существует 3 типа аккумуляторов шуруповерта:

Никель-кадмиевые (Ni-CD).
Никель-металлогидридные (Ni-Mh).
Литий-ионные (Li-ion).

Для восстановления каждого из них есть несколько путей решения.

Эффект памяти возникает при недостаточной разрядке аккумулятора и последующей его зарядке. Со временем батарея «запоминает» свою наименьшую границу разряда и использует все меньше и меньше емкости батареи. Проблема актуальна в большей степени для Ni-Cd аккумуляторов, и в меньшей степени для Ni-Mh. Литий-ионные батареи не обладают эффектом памяти.

Для решения проблемы требуется несколько раз полностью разрядить и зарядить батарею. Сделать это можно с помощью 12 вольтовой лампочки. Можно взять лампочку с немного большим или меньшим вольтажом. К лампочке припаиваются два провода, на плюс и на минус, которые, соответственно, крепятся к контактам аккумулятора. Процедуру необходимо повторить не менее 5 раз.

Долив дистиллированной воды в никель-кадмиевые аккумуляторы

Одна из наиболее частых проблем Ni-Cd батарей – испарение дистиллированной воды. Чаще всего происходит в случае перегрева аккумулятора. Чтобы решить проблему, необходимо:

Разобрать аккумулятор.
Внутри будут находиться небольшие батарейки (примерно 14 штук, в зависимости от модели шуруповерта). С помощью мультиметра нужно найти вышедшую из строя часть. Напряжение на рабочей «бочке» будет находиться в диапазоне от 1 до 1.3 вольт. Все что ниже этой отметки – требует ремонта.
Неисправные элементы аккуратно достаются. Пластинки, которыми они крепятся к другим батареям, потом пригодятся для сборки.
С боку, ближе к верхней или нижней части батареи есть изгиб, где необходимо сделать отверстие, диаметром не более 1 мм. Просверлить нужно только стенку, без углубления внутрь.
Теперь пригодится шприц с иголкой и дистиллированная вода (ни в коем случае не обычная вода из-под крана). Шприц вставляется в проделанное отверстие, и батарейка заполняется до краев. Желательно, чтобы сутки она простояла в таком состоянии.
Прибором, для заряда никель-кадмиевых батарей (подойдет IMAX) производится зарядка, после чего аккумулятору необходимо дать полежать еще неделю.
По прошествии 7 дней проверяют, не упало ли напряжение. Если все хорошо – необходимо заделать отверстия с помощью силикона или паяльника.
Далее батареи собираются в обратной последовательности и помещаются в корпус аккумулятора. Для спайки применяется точечная сварка или обычный паяльник.
После проверки работоспособности аккумулятор полностью разряжают под небольшими нагрузками и снова заряжают не менее трех раз.

Замена элементов питания

Разобрать аккумулятор.
С помощью мультиметра найти вышедшие из строя элементы. На никель-кадмиевых и никель-металлогидридных батарейках напряжение должно находиться в районе 1.2 вольт, на литий-ионных – в районе 3.6 вольт.
Неисправные элементы аккуратно изымаются и на их место необходимо приобрести точно такие же батарейки.
Новые элементы ставятся на место старых. Для соединения используются старые пластины.
Спайка производится паяльником или точечной сваркой. Паяльником нужно работать очень аккуратно и быстро, чтобы не перегреть элемент питания. Желательно при этом использовать флюс, или, в крайнем случае, канифоль.

Выпуск газа из литий-ионных аккумуляторов

В литий-ионном аккумуляторе находится несколько отдельных батареек. В процессе эксплуатации одна или несколько из них могут перегреться, что приведет к испарению электролита. Таким образом, внутри батарейки скопится большое количество газа и она вздуется, выгнув термопластину. Чтобы решить проблему необходимо:

Разобрать аккумулятор.
С помощью мультиметра найти неработающую батарейку. Ее напряжение будет равно 0.
Далее необходимо достать ее из цепи и выпустить газ. Сделать это можно двумя путями:

Взять ножницы, изогнутые на конце или любой другой схожий инструмент, подсадить их под плюсовой контакт и аккуратно вдавить вздутую пластину вниз. При этом газ где-то проделает отверстие наружу, чтобы найти себе дорогу. На самом деле, данный способ лишь на короткое время восстанавливает работоспособность батарейки. Впоследствии, через проделанное газом отверстие испарится весь электролит, без которого батарея работать не будет.
Взять небольшие кусачки и отсоединить плюсовой контакт так, чтобы его можно было отогнуть (не нужно отрезать полностью). Далее необходимо воспользоваться шилом, с затупленным концом, которое вставляется под один из краев изогнутой пластины и постепенно проталкивать его внутрь (рассоединить пластину и край батареи). Когда газ выйдет (будет слышно), вздутую пластину нужно вдавить на место, а проделанное отверстие запаять паяльником или замазать силиконом. И также запаять отсоединенный вначале контакт.

Теперь необходимо зарядить батарейку при помощи прибора IMAX.

Возбуждение батареи

Способ подходит для всех типов аккумуляторов. Необходимо:

Разобрать аккумулятор.
С помощью мультиметра найти неработающие батарейки.
Возбудить их при помощи импульсного разряда. Для этого подойдут: 12 вольтовой аккумулятор, блок питания, точечная сварка и т.д. Импульс должен быть кратковременным и его не нужно повторять много раз. Достаточно возбудить батарейку, чтобы ее видело зарядное устройство.
Собрать все элементы обратно (если они разбирались) и поместить в корпус аккумулятора.

Этот способ несовершенен, так как через какое-то время (от недели до месяца) напряжение элементов питания вновь будет падать. В особенности это касается никель-кадмиевых батарей.

Стоимость нового шуруповерта примерно на 70% состоит из стоимости аккумулятора к нему. Поэтому не удивительно, когда столкнувшись с выходом из строя аккумулятора, мы задаем себе вопрос - что дальше? Покупать новый аккумулятор или шуруповерт, а может, есть возможность произвести ремонт аккумулятора шуруповерта своими руками и продолжить работу уже привычным инструментом?

В данной статье, которую условно разделим на три части, мы рассмотрим: виды аккумуляторов, которые применяют в шуруповертах (ч.1), их возможные причины выхода из строя (ч.2) и доступные способы ремонта (ч.3).

Аккумулятор шуруповерта: конструкция и виды

Следует заметить, что независимо от марки шуруповерта и страны производителя аккумуляторы имеют идентичное строение. Собранный аккумуляторный блок имеет такой вид.

Если мы его разберем, то увидим, что он собран из небольших элементов, которые собраны последовательно. А из школьного курса физики мы знаем, что элементы, имеющие последовательное соединение, слаживают свои потенциалы.

Примечание. Сумма каждого элемента питания и дает нам итоговое напряжение на контактах аккумуляторной батареи.

Наборные части или «банки», как правило, имеют стандартный размер и напряжение, отличаются они только емкостью. Емкость аккумулятора измеряется в А/ч и указывается на элементе (изображено ниже).

Для компоновки аккумуляторов шуруповертов применяют следующие виды элементов:

никель - кадмиевые (Ni - Cd)батареи, с номинальным напряжением на «банках» 1,2V;
никель-металл-гидридный (Ni-MH), напряжение на элементах - 1,2V;
литий-ионный (Li-Ion), с напряжением - 3,6V.

Рассмотрим более подробно достоинства и недостатки каждого вида.

Самый распространённый вид ввиду низкой стоимости;
Не страшны низкие температуры, например как Li-Ion батареям;
Хранится в разряженном состоянии, при этом сохраняет свои характеристики.

Производится только в странах «третьего мира», ввиду токсичности при производстве;
Эффект памяти;
Саморазряд;
Маленькая емкость;
Малое количество циклов заряд/разряд, значит, долго не «живут» при интенсивном использовании.

Экологически чистое производство, есть возможность приобрести высококачественный фирменный аккумулятор;
Низкий эффект памяти;
Низкий саморазряд;
Большая емкость, в сравнении с Ni - Cd;
Большее количество циклов заряд/разряд.

Цена;
Теряет часть характеристик при длительном хранении в разряженном состоянии;
При низких температурах долго не «живет».

Нет эффекта памяти;
Почти отсутствует саморазряд;
Высокая емкость аккумулятора;
Количество циклов заряд/разряд в разы больше, нежели у предыдущих типов аккумуляторов;
Для набора необходимого напряжения необходимо меньшее количество «банок», что существенно уменьшает вес и габариты аккумулятора.

Высокая цена, почти в 3 раза в сравнении с никель - кадмиевым;
Через три года происходит существенная потеря емкости, т.к. Li разлагается.

С элементами мы познакомились, перейдем к остальным элементам аккумуляторного блока шуруповерта. Разборка блока, например, для ремонта аккумулятора шуруповерта Hitachi (изображен ниже), очень проста - откручиваем шурупы по периметру и разъединяем корпус.

Корпус имеет четыре контакта:

Два силовые, «+» и «-» , для заряда/разряда;
Верхний управляющий, он включен через термодатчик (термистор). Термистор необходим для защиты батарей, он отключает или ограничивает ток заряда при превышении определенной температуры элементов (как правило, в диапазоне 50 - 600С). Нагрев происходит по причине больших токов при форсированном заряде, так называемая «быстрая» зарядка;
Так называемый «сервисный» контакт, который включен через сопротивление 9Ком. Он используется для сложных зарядных станций, которые выравнивают заряд на всех элементах аккумулятора. В быту такие станции ни к чему, ввиду их высокой стоимости.

Вот собственно и вся конструкция аккумулятора. Ниже приведено видео, о том, как разобрать блок.

Определение неисправности

С назначением элементов конструкции аккумулятора разобрались, теперь рассмотрим, как определить неисправность, это ч.2 ремонта аккумулятора шуруповерта. Сразу заметим, что все элементы разом выйти из строя не могут, а поскольку цепь у нас последовательная, при выходе одного элемента - не работает вся цепь. Значит, наша задача определить, где у нас в цепи самое слабое звено.

Для этого нам будет необходим мультиметр, и для второго способа поиска неисправности лампа на 12В, если Ваш аккумулятор на шуруповерт тоже 12 вольтовой. Порядок действий следующий:

Ставим аккумулятор на зарядку, ждем сигнала о полном заряде.

Разбираем корпус и меряем на каждой банке аккумулятора. Для Ni - Cd у нас должно быть 1,2 - 1,4В, в литиевых - 3,6/3,8В.

Отмечайте все «банки», в которых напряжение меньше номинального. Например, у большинства элементов Ni - Cd напряжение 1,3В, а на одной или нескольких - 1,2/1,1В.

Собираем аккумулятор и работаем до заметной потери мощности.

Снимаем, разбираем и меряем падение напряжения на «банках» аккумулятора. На отмеченных элементах «проседание» напряжения будет больше чем на других. Например, на них уже не 1,2В, а 1,0В или еще ниже.

Примечание. Разница между элементами в аккумуляторной батарее в 0,5 - 0,7В считается существенной, это означает, что элемент приходит в негодность.

Таким образом, мы нашли кандидаты на «реанимацию» или «ампутацию» и замену на новые элементы.

Если Ваш шуруповерт работает от напряжения 12 или 13В можно произвести поиск более простым методом. Полностью заряженный аккумулятор разбираем и к контактам «+» и «-» подключаем 12 вольтовою лампу. Лампа будет нагрузкой, и будет разряжать аккумулятор. Далее проводим замеры на элементах батареи, там, где сильнее всего падение напряжения, там и слабое звено.

Есть и другие способы, вместо лампы можно подобрать сопротивление, но для этого уже необходимы азы электротехники, да и сомнительно что бы резистор с необходимым сопротивлением был под рукой.

Другие неисправности очень редко встречаются. Например, потеря контакта в местах пайки батарей или силовых контактах блока, выход из строя термистора. Эта проблемма больше присуща подделкам. В виду редкости, заострять внимание не будем, ограничимся элементами батареи.

С «проблемными» элементами разобрались, необходимо ремонтировать. Как отремонтировать аккумулятор шуруповерта? Вообще для ремонта доступно 2 способа, если так можно выразиться. Это восстановление и замена элементов, которые пришли в негодность.

Можно ли «реанимировать» элементы и как?

Приступим к ч.3 ремонта аккумулятора шуруповерта и сразу оговоримся, что понятие «реанимация» для литий - ионных батарей не применима. Эффекта памяти в них нет, скорее всего, произошло разложение лития, а с этим уже ничего не поделаешь. В таких аккумуляторах необходимо выяснить, в чем причина неисправности: сам элемент или схема управления. Здесь два варианта:

меняем схему управления от другой, но аналогичной нашей, батареи, если помогло - находим замену и меняем;
подать 4V на элемент с током примерно в 200мА, для этого необходимо регулируемое зарядное устройство. Если напряжение на элементе растет до 3,6V - элемент исправен, проблема в других элементах, либо в схеме управления.

Восстановительный ремонт аккумулятора шуруповерта доступен преимущественно для Ni - Cd батарей, но они, как правило, и самые распространённые в бытовых шуруповертах.

Итак, как реанимировать аккумулятор шуруповерта? Существует два вида «реанимации» для этих видов аккумуляторов:

Метод уплотнения или сжатия (он сработает в тех случаях, когда электролит все еще в наличии, но потерян объём);
«Прошивка» напряжением и током большим от номинального. Этот способ позволяет устранить эффект памяти, и хотя и не полностью, но восстановить утраченную емкость.

Этот способ приведен ниже на видео.

Примечание. Как правило, в никель - кадмиевой батарее основная причина потери емкости - выкипание электролита, и если его критически мало - никакая «прошивка» не поможет.

Этот способ, если его результат будет положительным, не решит проблему выхода из строя элементов. Скорее он лишь отсрочит замену пришедших в негодность и в дальнейшем все равно понадобится ремонт аккумулятора шуруповерта Макита или любого другого.

Ремонт и замена элементов аккумулятора шуруповерта

Более действенный способ ремонта аккумуляторов для шуруповерта - замена элементов, которые определены нами как неисправные.

Для осуществления ремонта нам необходим либо аккумулятор - «донор», в котором часть элементов исправна, либо новые «банки». Приобрести их не составит большого труда, даже в интернете Вы с легкостью найдете с десяток магазинов, которые готовы выслать эти элементы по почте. Цена особо не кусается, например никель- кадмиевый элемент емкостью в 2000 мА/ч стоит в районе 100 рублей.

Примечание. Приобретая новый элемент, следите за тем, чтобы его емкость и габариты совпадали с родными элементами.

Так же нам понадобится паяльник, малокорозийный флюс (желательно спиртовой флюс на канифоли) и олово. О точечной сварке не говорим, так как для разового ремонта аккумулятора вряд ли есть потребность ее приобретать или собирать…

В самой замене ничего сложного нет, тем более если хоть какой - то опыт в пайке есть. На фотографиях достаточно подробно все изображено, обрезаем неисправный элемент, вместо него запаиваем новый.

Необходимо отметить несколько нюансов:

при пайке паяльником, старайтесь паять быстро, так что бы аккумулятор не нагревался, т.к. рискуете испортить его;
при возможности соединение реализуйте при помощи родных пластин, или используйте таких же размеров медные, это важно потому как токи зарядки большие и при неправильном сечении соединительных проводов они будут греться, соответственно будет срабатывать защита термистора;
ни в коем случае не перепутайте плюс батареи с минусом - соединение последовательное, значит, минус предыдущей банки идет на плюс новой банки, а минус новой - на плюс следующей.

После того как спаяли новые элементы, необходимо выравнивание потенциалов на «банках», поскольку они разные. Проводим цикл заряд/разряд: ставим заряжаться на всю ночь, даем сутки на остывание и меряем напряжение на элементах. Если мы все сделали правильно, картина будет примерно такой: на всех элементах одинаковый показатель мультиметра, в пределах 1,3В.

Далее приступаем к разряду батареи, вставляем аккумулятор в шуруповерт и нагружаем его «по полной». Главное щадите сам шуруповерт, иначе придется ремонтировать и его. Доводим до полного разряда. Данную процедуру повторяем еще два раза, т.е. заряжаем и полностью разряжаем.

Следует отметить, что процедуру стирания «эффекта памяти» следует проводить раз в три месяца. Проводится по аналогии вышеописанной тренировки.

Такая не очень хитрая процедура продлит работу Вашего шуруповерта, по крайней мере, до тех пор, пока его самого не придётся менять на новый

Поставленная задача очень проста: сделать такой аккумулятор, чтобы его было довольно просто заряжать и заменять элементы внутри с помощью простых манипуляций.

В начале рассмотрим внутренности обычного аккумулятора шуруповерта. Внутри большинства шуруповертов находится много "банок" 1.2 Вольта, изготовленные по технологии Ni-Cd или Ni-MH. В шуруповерте сверху таких банок 12, т.е. итоговое напряжение аккумулятора примерно 12*1.2=14.4 В. Емкость не превышает 1.5 А/ч. Сами аккумуляторы служат довольно долго, но среди 12 штук часто находится 1-2, которые перестают работать намного раньше своих коллег. Получается, что через некоторое время батарея умирает из-за малой части своих внутренностей. Существует рецепт: заменить банку, которая не работает, а остальное оставить без изменений. Но при это эти банки сложно найти и если менять, то лучше все. Еще плюс паять их очень сложно, нужно иметь сварочный аппарат. В итоге я пришел к следующим выводам:

Надо чтобы емкость аккумулятора была больше, чтобы реже заряжать

Замена банок происходила за пару минут

Не покупать зарядку

Реализация

Современная технология аккумуляторов, которая используется повсеместно - это Литиевая (Li-Ion). Она используется в телефонах, ноутбуках, плеерах, фонариках и много еще где. Доступным решением является батарея 18650. Если разобрать обычный аккумулятор ноутбука, то там их можно найти:

Эти акб можно купить или достать из старого ноутбука. Если будете покупать рекомендую по соотношению цена/качество "Sanyo 2400 Ma/h red". Имейте ввиду, что они должны быть незащищенные. В противном случае они будут отключаться при возникновении тока 2А, что бывает часто в шуруповерте. Я недавно покупал россыпь оных на ebay, к сожалению мой продавец уже не доступен, т.к. ссылку не привожу.

Чтобы их удобно было менять нам еще понадобится так называемый пружинный держатель для 18650:

Многие такие видели для обычных батареек АА. Бывают на 1-4 АКБ. Что странно, в радио магазине или на рынке такие найти сложно, проще заказать в интернете на сайтах с дешевыми китайскими вещами по запросу "18650 holder". Стоимость последнего около 1-2$.

Последняя важная вещь для самодельного АКБ - это умная зарядка. У меня такая под боком была, очень рекомендую "Imax B6" или аналоги:

Теперь есть два способа подключения:

1) Просто соединяем последовательно все акб с помощью держателей и к концам подсоединяем клемы умного зарядного. Плюс этой систему- простота. Минус- банки должны быть одинаковыми иначе все могут испортиться. Дело в том, что если на любой банке 18650 напряжение упадет ниже 3х вольт, то ее можно будет вскоре выбрасывать. Если ваши АКБ разные, то вы не сможете проконтролировать этот ньюанс. Если что-то произойдет с одной банкой, нужно будет менять все вместе, иначе будут проблемы.

В один прекрасный момент, достав свой шуруповерт из кладовки, я обнаружил, что он не работает. Разрядились аккумуляторы, первым делом подумал я и поставил шуруповерт на зарядку. Но стоило мне подключить зарядное устройство к аккумулятору, оно сразу показывало полный заряд батареи. Я подключил тестер для проверки зарядки и оказалось, что аккумуляторы имею высокое сопротивление, что означало их выход из строя.

Пробежавшись по форумам я выяснил, что проблема выхода из строя никелево-кадмиевых батарей, используемых в шуруповертах, отнюдь не новая, а скорее очень распространенная. Вообще, эти аккумуляторы кроме дешевизны – это плюс для производителя, обладают кучей недостатков, которые выявляются при эксплуатации. Это и малый жизненный цикл, и малая емкость, и небольшой ресурс батарей.
Все форумчане, которые сталкиваются с подобной проблемой не задумывая смело меняют никелево-кадмиевые аккумуляторы на литии-ионные, что собственно сделаю и я. Пусть они будут дороже, зато шуруповерт будет работать гораздо дольше и больше.
Не долго думая, я приобрел . Так как шуруповерт у меня 18-ти вольтовый, а одна батарея выдает 3,7 В, следовательно, мне понадобилось 5 штук. 5х3,7=18,5 В – то что нужно.
Также я купил батарейные отсеки, один на две батареи, другой на три. Подключил все последовательно. Вытащил старые батареи и заменил их на новые.

На этом можно бы было подвести итог, но как оказалось я совершил ужасную ошибку. Дело в том, что литии-ионные нельзя ни в коем случае так же заряжать как старые аккумуляторы! Это даже опасно, так как они могут просто на просто взорваться.
Как же тогда быть? Все не так уж сложно – нужен контроллер зарядки для литии-ионных аккумуляторов.
Литии-ионные батареи очень чувствительны к перезаряду, к разряду ниже нормы – все эти факторы быстро выводят их из строя. Это, пожалуй, главный их минус. Но от него просто избавиться, используя контроллер, который возьмёт на себя все функции контроля и ограничения опасных режимов и сделает эксплуатацию батареи на качественном уровне.
Ссылки на покупку:

или конкретно - .

Схема подключения контроллера зарядки

Батареи так же включены последовательно, за исключением того, что к каждому соединению между батареями к контроллеру выводится контакт. В результате этого контроллер контролирует состояние каждой батареи и не дает ей перезарядиться в цепи.
Я собрал схему. Все работает отлично.

Видео проверки

Сборка аккумулятора шуруповерта

Так как добавился контроллер, от батарейных отсеков пришлось отказаться, так как место катастрофически не хватало. Ну это к лучшему, так как шуруповерт подвержен вибрации, а не плотный контакт мог не очень хорошо сказаться в дальнейшем…
Я решил спаять аккумуляторы между собой. Вообще литии-ионные батареи очень бояться перегрева и соединять их нужно контактной сваркой. Но у меня ее нет. Поэтому я спаял все паяльник. Если вы будете делать подобное, то учите: используйте только мощный паяльник ватт на 40-60. Пайку производите с кислотой или активным флюсом. И ни в коем случае не паяйте одно соединение больше секунды. Если с первого раза не получилось, лучше подождите минут пять и заново повторите.
В итоге я сделал так:

Спаял схему.

При длительном использовании шуруповерта либо его хранении, по истечении определенного времени, батарея шуруповерта приходит в негодность. Дальнейшее использование инструмента становится невозможным. Потребителю приходится рассматривать вариант приобретения нового аккумулятора или шуруповерта. Данное решение проблемы является наиболее простым выходом из сложившейся ситуации, по сравнению с заменой элементов питания в старом аккумуляторе.

Стоимость нового аккумулятора составляет около 60% от стоимости шуруповерта. В состав каждого аккумулятора входят элементы одного типа, которые также продаются отдельно. Батарею можно попробовать починить. Ее ремонт не считается очень сложным процессом, но в случае неудачной попытки, пользователь может приобрести новую батарею. Ниже в статье будут подробно рассмотрены вопросы ремонта батареи шуруповерта своими руками.