Caractéristiques, avantages et inconvénients des piles au lithium pour tournevis

Si un outil électrique à main alimenté par une alimentation domestique est relié à une prise avec un fil, limitant le mouvement d'une personne tenant l'appareil dans ses mains, alors les homologues à piles des unités "en laisse" fournissent beaucoup plus de liberté d'action dans le travail. La présence d'une batterie est très importante lorsqu'il s'agit d'utiliser des tournevis.

Selon le type de batterie utilisé, ils peuvent être conditionnellement divisés en deux groupes - avec des batteries au nickel et au lithium, et les caractéristiques de ces dernières font de cet outil électrique le plus intéressant pour l'utilisateur.

Le dispositif d'une batterie rechargeable au lithium n'est pas trop différent de la conception de batteries basées sur une autre chimie. Mais la caractéristique fondamentale est l'utilisation d'électrolyte anhydre, qui empêche la libération d'hydrogène libre pendant le fonctionnement. C'était un inconvénient important des batteries des conceptions précédentes et entraînait une forte probabilité d'incendie.

L'anode est constituée d'un film d'oxyde de cobalt déposé sur un collecteur de courant de base en aluminium. La cathode est l'électrolyte lui-même, qui contient des sels de lithium sous forme liquide. L'électrolyte imprègne une masse poreuse de matériau électriquement conducteur et chimiquement neutre. Le graphite en vrac ou le coke lui conviennent.... La collecte du courant est réalisée à partir d'une plaque de cuivre appliquée au dos de la cathode.

Pour un fonctionnement normal de la batterie, la cathode poreuse doit être suffisamment pressée contre l'anode.... Par conséquent, dans la conception des batteries au lithium, il y a toujours un ressort qui comprime le "sandwich" de l'anode, de la cathode et du collecteur de courant négatif. L'entrée d'air ambiant peut perturber l'équilibre chimique soigneusement équilibré. Et la pénétration d'humidité et menace le danger d'incendie et même d'explosion. C'est pourquoi la cellule de batterie finie doit être soigneusement scellée.

Une batterie à plat est de conception plus simple. Toutes choses égales par ailleurs, une batterie lithium plate sera plus légère, beaucoup plus compacte et fournira un courant important (c'est-à-dire plus de puissance). Mais il est nécessaire de concevoir un appareil avec des batteries au lithium de forme plate, ce qui signifie que la batterie aura une application spécialisée étroite. Ces batteries sont plus chères que leurs homologues.

Pour élargir le marché des ventes, les fabricants produisent des cellules de batterie de formes universelles et de tailles standard.

Parmi les batteries au lithium, c'est la version 18650 qui domine aujourd'hui. Ces batteries ont une forme similaire aux batteries à doigts cylindriques familières dans la vie de tous les jours. Mais la norme 18650 prévoit spécifiquement des dimensions un peu plus grandes... Ceci évite les confusions et évite qu'un tel bloc d'alimentation soit remplacé par erreur à la place d'une batterie saline classique. Mais ce serait très dangereux, puisque la batterie au lithium a deux fois et demie la tension standard (3,6 volts contre 1,5 volts pour une batterie au sel).

Pour un tournevis électrique, les piles au lithium sont séquentiellement collectées dans une batterie. Cela augmente la tension appliquée au moteur, qui fournit la puissance et le couple requis par l'outil.

La batterie d'accumulateurs contient nécessairement dans sa conception des capteurs de température et un dispositif électronique spécialisé - un contrôleur.

Ce circuit :

• surveille l'uniformité de la charge des éléments individuels;
• contrôle le courant de charge ;
• ne permet pas une décharge excessive d'éléments;
• empêche la surchauffe de la batterie.

Les batteries de ce type sont appelées ioniques. Il existe également des piles lithium-polymère, il s'agit d'une modification des piles lithium-ion. Leur conception n'est fondamentalement différente que par le matériau et la conception de l'électrolyte.

• Le principal avantage des batteries au lithium est leur grande capacité électrique. Cela vous permet de créer un outil à main léger et compact. En revanche, si l'utilisateur est prêt à travailler avec un appareil plus lourd, il recevra une batterie très puissante qui permet au tournevis de fonctionner longtemps.
• Un autre avantage est la possibilité de remplir les batteries au lithium d'énergie relativement rapidement. Un temps de charge complet typique est d'environ deux heures, et certaines batteries peuvent être chargées en une demi-heure avec un chargeur spécial ! Cet avantage peut être une raison exceptionnelle pour équiper une visseuse d'une pile au lithium.

Les batteries au lithium présentent également des inconvénients spécifiques.

• Le plus notable est la baisse significative de la capacité pratique lors d'un fonctionnement par temps froid. À des températures inférieures à zéro, un instrument équipé de piles au lithium doit être réchauffé de temps en temps et la capacité électrique est entièrement restaurée.
• Le deuxième inconvénient notable n'est pas une durée de vie trop longue. Malgré les assurances des fabricants, les meilleurs échantillons, avec l'utilisation la plus prudente, ne résistent pas plus de trois à cinq ans. Dans l'année suivant l'achat, une batterie au lithium de n'importe quelle marque courante, avec l'utilisation la plus prudente, peut perdre jusqu'à un tiers de sa capacité. Après deux ans, il restera à peine la moitié de la capacité d'origine. La durée moyenne de fonctionnement normal est de deux à trois ans.
• Et autre inconvénient notable : le prix des batteries au lithium est bien plus élevé que celui des batteries nickel-cadmium, qui sont encore largement utilisées dans les outils électroportatifs.

Historiquement, les premières batteries rechargeables véritablement produites en série pour les outils électriques portatifs étaient des batteries nickel-cadmium. A bas prix, ils sont tout à fait capables de charges relativement importantes et ont une capacité électrique satisfaisante avec des dimensions et un poids raisonnables. Les batteries de ce type sont encore très répandues aujourd'hui, en particulier dans le secteur des appareils portatifs bon marché.

La principale différence entre les batteries au lithium et les batteries nickel-cadmium est leur faible poids avec une capacité électrique élevée et une très bonne capacité de charge..

De plus, très une différence importante entre les batteries au lithium est un temps de charge nettement plus court... Cette batterie peut être chargée en quelques heures. Mais le cycle de charge complet des batteries nickel-cadmium prend au moins douze heures.

Il y a une autre particularité associée à cela : alors que les batteries au lithium tolèrent assez calmement à la fois le stockage et le fonctionnement dans un état de charge incomplète, le nickel-cadmium a un "effet mémoire" extrêmement désagréable... En pratique, cela signifie que pour prolonger la durée de vie et éviter une perte rapide de capacité, Les batteries nickel-cadmium doivent être utilisées de préférence avant décharge complète... Après cela, assurez-vous de charger à pleine capacité, ce qui prend beaucoup de temps.

Les batteries au lithium n'ont pas cet inconvénient.

Lorsqu'il s'agit de choisir une batterie pour un tournevis, la tâche se résume à la sélection de l'appareil électrique lui-même, qui comprendra une batterie d'un modèle spécifique.

La cote des tournevis sans fil bon marché cette saison ressemble à ceci:

• Makita HP331DZ, 10,8 volts, 1,5 A * h, lithium;
• Bosch PSR 1080 LI, 10,8 volts, 1,5 A * h, lithium;
• Bort BAB-12-P, 12 volts, 1,3 A * h, nickel;

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

Les meilleurs modèles professionnels sont :

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

Les meilleures visseuses sans fil en termes de fiabilité :

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

Cette tension est considérée comme la norme professionnelle de l'industrie pour les batteries au lithium. Étant donné qu'un outil professionnel est conçu pour un travail actif à long terme et implique également un niveau de confort supplémentaire, une partie importante des batteries de tournevis 18 volts produites sont entièrement compatibles les unes avec les autres, et parfois même interchangeables entre les outils de différents fabricants.

Outre, Les normes 10,8 volts et 14,4 volts sont répandues... La première option ne se trouve que parmi les modèles les moins chers. Le second est traditionnellement un "paysan moyen" et peut être trouvé à la fois parmi les modèles professionnels de tournevis et dans les modèles de la classe moyenne (intermédiaire).

Mais les désignations de 220 volts dans les caractéristiques des meilleurs modèles ne peuvent pas être vues, car cela indique que le tournevis est connecté avec un fil à une prise de courant domestique.

Souvent, le maître a déjà un vieux tournevis sans fil qui lui convient tout à fait. Mais l'appareil est équipé de batteries nickel-cadmium obsolètes. Étant donné que la batterie devra encore être changée, il y a un désir de remplacer l'ancienne batterie par quelque chose de plus récent. Cela offrira non seulement un travail plus confortable, mais éliminera également le besoin de rechercher des batteries d'un modèle obsolète sur le marché.

La chose la plus simple qui vient à l'esprit est d'assembler une alimentation à partir d'un transformateur électronique dans un vieux boîtier de batterie.... Vous pouvez maintenant utiliser le tournevis en le connectant à l'alimentation électrique du foyer.

Les modèles 14,4 volts peuvent être connectés aux batteries de voiture... Après avoir assemblé un adaptateur d'extension avec des bornes ou une prise allume-cigare à partir du corps d'une vieille batterie, vous obtenez un appareil indispensable pour le garage ou le travail "sur le terrain".

Si nous convertissons une vieille batterie au lithium, nous pouvons tenir compte du fait que les cellules au lithium 18650 sont extrêmement répandues sur le marché. Ainsi, nous pouvons fabriquer des batteries de tournevis à partir de pièces facilement disponibles. De plus, la prévalence de la norme 18650 vous permet de choisir des batteries de n'importe quel fabricant.

Il ne sera pas difficile d'ouvrir le boîtier d'une vieille batterie et d'en retirer l'ancien remplissage. Il est important de ne pas oublier de marquer le contact sur le boitier auquel le "plus" de l'ancien ensemble batterie était précédemment connecté.

En fonction de la tension pour laquelle l'ancienne batterie a été conçue, il est nécessaire de sélectionner le nombre de cellules lithium connectées en série. La tension standard d'une pile au lithium est exactement trois fois celle d'une pile au nickel (3,6 V au lieu de 1,2 V). Ainsi, chaque « lithium » remplace trois « nickels » connectés en série.

En prévoyant la conception de la batterie, dans laquelle trois cellules au lithium sont connectées les unes après les autres, il est possible d'obtenir une batterie avec une tension de 10,8 volts. Parmi les piles au nickel, on en trouve, mais pas souvent. Lorsque quatre piles au lithium sont connectées à une guirlande, nous obtenons déjà 14,4 volts.Cela remplacera la pile au nickel par les deux 12 volts.et 14,4 volts sont des normes très courantes pour les batteries nickel-cadmium et nickel-hydrure métallique. Tout dépend du modèle spécifique du tournevis.

Après avoir pu déterminer le nombre d'étages successifs, il s'avérera probablement qu'il reste encore de l'espace libre dans l'ancien bâtiment. Cela permettra de connecter deux cellules en parallèle à chaque étage, ce qui doublera la capacité de la batterie. Le ruban de nickel est utilisé pour connecter les batteries au lithium les unes aux autres en production.... Les sections du ruban sont reliées entre elles et aux éléments au lithium par soudage par résistance. Mais dans la vie de tous les jours, la soudure est tout à fait acceptable.

Le soudage des piles au lithium doit être effectué avec le plus grand soin. Le joint doit être soigneusement nettoyé au préalable et un bon flux doit être appliqué. L'étamage se fait très rapidement, avec un fer à souder bien chauffé et de puissance suffisamment élevée.

La soudure elle-même se fait en chauffant rapidement et en toute confiance l'endroit où le fil est connecté à la pile au lithium. Pour éviter une surchauffe dangereuse de l'élément, le temps de soudure ne doit pas dépasser trois à cinq secondes.

Il est bon qu'il existe maintenant des modules de contrôle et d'équilibrage électroniques prêts à l'emploi en vente à des prix assez bas. Il suffit de choisir une solution adaptée à votre cas particulier. Fondamentalement, ces contrôleurs diffèrent par le nombre de "pas" connectés en série, dont la tension est soumise à l'égalisation (équilibrage). De plus, ils diffèrent par leur courant de charge admissible et leur méthode de contrôle de la température.

De toute façon, il n'est plus possible de recharger une batterie lithium maison avec un ancien chargeur de batterie nickel... Ils ont des algorithmes de charge et des tensions de commande fondamentalement différents. Vous aurez besoin d'un chargeur dédié.

Les batteries au lithium sont assez pointilleuses sur les spécifications du chargeur. De telles batteries peuvent être chargées assez rapidement avec un courant important, mais un courant de charge excessif entraîne de graves risques d'échauffement et d'incendie.

Il convient également de garder à l'esprit que lorsque les cellules sont connectées en série dans une batterie, les sources de lithium sont très sujettes à une charge inégale des cellules individuelles. Cela conduit au fait qu'il n'est pas possible de charger la batterie à sa pleine capacité et que l'élément, qui fonctionne régulièrement en mode sous-chargé, s'use simplement plus rapidement. Par conséquent, les chargeurs sont généralement construits selon le schéma « équilibreur de charge ».

Heureusement, toutes les batteries au lithium modernes fabriquées en usine (à l'exception des contrefaçons pures et simples) ont des circuits de protection et d'équilibrage intégrés. Cependant, le chargeur de ces batteries doit être spécialisé.

L'avantage des batteries au lithium est qu'elles ne sont pas trop exigeantes en termes de conditions de stockage. Ils peuvent être stockés, qu'ils soient chargés ou déchargés, à presque n'importe quelle température raisonnable. Si seulement il ne faisait pas trop froid. Les températures inférieures à 25 degrés en dessous de zéro sont fatales pour la plupart des types de batteries au lithium. Eh bien, et au-dessus de 65 degrés de chaleur, il est également préférable de ne pas surchauffer.

Cependant, lors du stockage des batteries au lithium, veillez à prendre en compte le risque d'incendie très élevé.

Les conditions de stockage correctes sont lorsque la batterie est chargée à au moins 50 % et que la température ambiante est de 0 à +40 degrés. Dans le même temps, il est conseillé de préserver les batteries de l'humidité, y compris sous forme de gouttelettes (rosée).

Vous découvrirez quelle batterie est la meilleure pour un tournevis dans la vidéo suivante.