Когда дело доходит до переделки аккумулятора на 18650 (у шуруповёрта с Ni-Cd/Ni-MH или бытового накопителя по типу Tesla Powerwall), то многие руководства и инструкции умалчивают о способах соединения элементов питания: пайка, сварка или что-то ещё?
Для долговечности и даже безопасности годятся далеко не все варианты соединений 18650.
Обновлено 04.02.2021. Предлагаем рассмотреть правильные варианты соединения 18650 и допустимые с упором на реальные последствия и инженерное понимание процессов. Благодарим вас за отклик в комментариях здесь и в «Я.Дзен» — мы обновили статью с учётом вашего опыта.
Можно ли паять аккумуляторы 18650?
Нельзя! Это неправильный подход. «Но если очень осторожно, то можно», — таков подход в DIY-сообществах. В чём же загвоздка, чего следует опасаться?
При соединении аккумуляторов 18650 в состав большой батареи (от ноутбуков до транспортных средств) ставится задача обеспечить надёжный контакт без потерь, устойчивый к внешним воздействиям (ударным, температурным и так далее — в зависимости от целей применения). Одним из вариантов многие любители DIY-поделок рассматривают пайку.
Литий-ионные аккумуляторы (18650 и любые другие Li-Ion) при нагреве от паяльной станции (и даже маломощного паяльника) разрушаются в своей структуре и безвозвратно теряют ёмкость!
То есть паять аккумуляторы 18650 не следует без крайней необходимости. Либо вам придётся мириться с изменением химического состава и ухудшением характеристик.
Кроме того, место соединения с помощью пайки ненадёжно в случае перегрева элемента питания. Метод непрактичен и для компактной сборки из-за случайных форм припоя и уязвимости перед внешним воздействием.
Зачистка клемм и проводов
В подготовке нуждаются как сама щелочная или литиевая батарейка, так и подпаиваемый к ней соединительный проводник.
Указанные процедуры также включают в себя приготовление необходимого расходного материала, включая такие важные компоненты, как припой, канифоль и флюсовая смесь.
Наиболее сложный и ответственный момент предстоящих работ – зачистка клеммы батарейки, к которой предполагается припаять соединительный провод. Указанная процедура может показаться простой только для тех, кто ни разу не пытался этого сделать.
Проблема в данном случае состоит в том, что алюминиевые контакты источников питания (пальчикового или другого типа – неважно) подвержены окислению и постоянно покрыты мешающим пайке налётом.
Для их зачистки и последующей изоляции от воздуха потребуются:
- наждачная бумага;
- медицинский скальпель или хорошо отточенный нож;
- легкоплавкий припой и флюсовая нейтральная добавка;
- не очень «мощный» паяльник (не более 25-ти Ватт).
После того, как все указанные компоненты приготовлены – необходимо проделать следующие операции. Во-первых, нужно аккуратно зачистить место предполагаемой пайки, используя сначала скальпель или нож, а затем мелкую наждачную шкурку (она обеспечит более качественное удаление плёнки окислов с контактной зоны).
Параллельно с этим такой же зачистке должна подвергнуться оголённая часть подпаиваемого провода.
Сразу же после подготовки следует перейти к защитной обработке клемм пальчиковой или любой другой батарейки.
Чем пользуются профессионалы, чтобы правильно соединить 18650?
Добиться надёжности и безопасности в сборке батареи из нескольких элементов питания можно профессиональными методами. Есть также непопулярные подходы, которые также доказали свою практичность и безопасность. Приведём полный список.
Как правильно соединить аккумуляторы 18650:
- • контактной сваркой (точечной);
- • с помощью фабричных держателей (холдеров — см.ниже);
- • магнитами из неодима (мощные вечные магниты);
- • склейкой;
- • жидким пластиком.
Профессионалы используют единственный самый безотказный метод точечной сварки 18650 — этот способ рекомендуется и для промышленной сборки изделий, и для любительской DIY, и для сервисного ремонта потребительских изделий. Пример бюджетной точечной сварки для домашних условий в деталях разбирался на Geektimes.
В DIY-сообществах популярны магниты из редкоземельного неодимового сплава, которые крепко прижимают контакты и позволяют быстро конструировать временные или небольшие бытовые изделия. Для долгосрочных и компактных проектов лучше всего подходит жидкий пластик или даже клей.
Чтобы быстро собрать батарейный блок из нескольких аккумуляторов 18650 можно купить холдеры с пластмассовым корпусом на Aliexpress. Стоят всего 60 рублей на соединение пары 18650, в них уже заготовлены прижимные заводские контакты, которые в соединениях не греются. Для ручной пайки без боязни перегрева литий-ионных элементов питания очень удобны и компактны в поделках.
Обработка флюсом
Для предотвращения последующего окисления контакта очищенную от налёта поверхность батарейки следует сразу же обработать флюсовой смесью, изготовленной на основе обычной канифоли.
Если на контактах аккумулятора телефона, например, отсутствуют жирные пятна от масел – достаточно просто протереть их мягкой фланелью, смоченной в нашатырном спирте.
После этого нужно будет, хорошо прогрев паяльник, несколькими быстрыми касаниями пропаять контактную зону. На этом подготовку к пайке можно считать законченной.
Батарейки типа «аккумулятор»
Батарейки-аккумуляторы лучше не паять, а изготовить для них специальный контейнер, в котором контакты элементов будут плотно соприкасаться с полюсными контактами контейнера. Материал батареек-аккумуляторов состоит из сплавов, которые поддаются пайке еще хуже, чем обычные литиевые. Но если очень приспичило, то пайка осуществляется, как и в случае с обычной 1,5 V батарейкой, только воспользуйтесь флюсом, а ни канифолью. Плюс ко всему пайку следует производить как можно быстрее, сведя прикасания паяльника к полюсам к минимуму, поскольку такие батарейки боятся перегрева.
Как припаять провод к батарейке: необходимые инструменты и порядок работ
- В случае с флюсом обрабатываем кислотой контакты «Кроны» с противоположных сторон. Там и будем осуществлять припаивание проводов.
- В случае с канифолью потребуется залудить контакты «Кроны» и тоже с противоположных сторон. Почему с противоположных? Потому что в этом случае риск замыкания между проводами практически сводится к нулю.
- У батарейки «Крона» 9V контакты (полюса) очень неудобные для пайки. Кверху они раскрываются вширь, а потому для качественного лужения и припаивания с боковой стороны такого контакта нужно, чтобы жало у паяльника было более узким или заостренным.
Что необходимо для пайки
Чтобы надёжно припаять провода к батарейкам, понадобится запастись некоторыми инструментами.
Задача по припайке к полюсам элементов питания будет несколько сложней, нежели просто два проводка спаять между собой, поэтому нужно следовать рекомендациям, описанным далее. А тем временем соберём всё то, что понадобится:
- Паяльник. Его жало должно быть чистым, а чтобы его очистить, нужен напильник или наждачная бумага.
- Остро заточенный нож. Чтобы избавить провода от оплётки.
- Флюс или канифоль. Чтобы особо не думать, в качестве флюса используем паяльную кислоту.
- Кисточка. Для удобного нанесения флюса.
- Припой.
Коротко о главном
Большая часть современных моделей шуруповертов оснащается 3-мя видами АКБ:
- Никель-кадмиевыми.
- Литий-ионными.
- Металл-гидридными.
Каждый из них имеет индивидуальные плюсы, минусы и особенности применения. Все они представляют собой цепочку из последовательно соединенных банок. Выход из строя одной из них приводит к неработоспособности всего аккумулятора. Чтобы выявить слабое звено, требуется выполнить цикл зарядки-разрядки и измерить напряжение каждого элемента.
Самые распространенные никель-кадмиевые аккумуляторы подвергаются восстановлению, путем прошивки и сжатию-уплотнению электролита. Литий-ионные можно только поменять. При этом замена батарей в аккумуляторе шуруповерта проводится путем вырезки старых и впаивания новых в общую цепочку с последующим выравниванием потенциала серией циклов «зарядки-разрядки».
Спаивать элементы питания
можно по-разному, например толстыми проводами. Я решил припаять оторванную металлическую ленту, снятую со старых банок. Сначала залудил ленты в местах будущих контактов с двух сторон. Потом хорошо прогретым паяльником с каплей припоя залудил контакты батарей. Но так, чтобы они сильно не нагревались – давал им остыть. Потом прижал ленту к контактам банок и припаял ленту опять же без сильного перегрева .
Сложнее всего паяются минусовые выводы, но с дело идет очень быстро. Правда флюс потом лучше все-таки отмыть для чистоты внутренностей аккумуляторной батареи.
Теперь самое главное. Какие элементы питания использовались когда делал ремонт аккумулятора шуруповерта Интерскол ДА-10/10.8 ЭР спросите Вы? Что ж скрывать не буду. Это были самые китайские из дешевых банок, которые хозяин прибора честно купил в магазине. фирмы Bailong с фиктивной емкостью 8800 мАч. Это конечно смех и дай Бог, чтобы в них было 2200 мАч. Судя по тому, как долго работал шуруповерт после ремонта на полной зарядке. Я бы эту цифру уменьшил еще в два раза. Но тем не менее – шуруповерт экстренно починили и он радует хозяина.
При сборке не забываем вернуть на место картонную прокладку между банками и платой. Это чтобы свежая пайка не замкнула ничего на плате.
На этом ремонт и восстановление литий-ионной аккумуляторной батареи шуруповерта Интерскол ДА-10/10.8 ЭР завершен. Примерно таким же образом ремонтируются почти все аккумуляторы популярных производителей шуруповертов: . На этом завершаю свой рассказ про ремонт аккумулятора шуруповерта. Вопросы задавайте в комментариях. А еще лучше в соответствующей ветке на нашем форуме или пишите на почту лично Мастеру Пайки.
С уважением, Мастер Пайки. Удачных ремонтов!
Конструкция и разновидности аккумуляторов для шуруповёртов
Практически все производители во всех странах мира выпускают одинаковые по конструкции и принципу действия аккумуляторы для шуруповёртов. Многие производители выпускают аккумуляторы сразу для нескольких производителей шуруповёртов. Аккумуляторная батарея выполняется съёмным и выглядит следующим образом.
Аккумулятор от шуруповёрта Bosch PSR 14,4 В
Разобрать аккумулятор несложно. Крышка держится на четырёх винтах. Отворачиваем их, разбираем корпус и внутри видим гирлянду из последовательно соединённых батареек.
В нашем случае это аккумулятор для шуруповёрта Bosch PSR 14,4 В. В нём изначально один саморез закрыт пластиком. В случае вскрытия теряется гарантия.
Аккумулятор в сборе
«Гирлянда»
Один элемент
Поскольку батарейки соединены последовательно, общее напряжение аккумуляторной батареи складывается из суммы их напряжений. На каждом таком элементе нанесены значения номинального напряжения и ёмкости, а также тип аккумулятора.
Чаще всего используются Ni─Cd аккумуляторы для шуруповёрта, но есть и другие разновидности. Ниже представлены типы элементов, используемых в аккумуляторах для шуруповёртов:
- Ni─Cd. Никель–кадмиевые аккумуляторы. Номинальное напряжение одного элемента 1,2 вольта;
- Ni─MH. Никель-металлогидридный. Номинальное напряжение одного элемента 1,2 вольта;
- Li─Ion. Литий-ионный. Номинальное напряжение 3,6 вольта.
Разновидности элементов для аккумулятора шуруповёрта
Ni─Cd
Никель-кадмиевые аккумуляторы для шуруповёртов являются наиболее распространёнными на сегодняшний день. Они имеют доступную цену, сохраняют работоспособность при отрицательных температурах, могут храниться в разряженном состоянии, не теряя свои характеристики. При этом у кадмиевых аккумуляторов для шуруповёрта есть и свои недостатки. Это токсичность кадмия (вредное производство и сложная утилизация), «эффект памяти», достаточно высокий саморазряд и небольшая ёмкость, малое количество рабочих циклов заряд-разряд. Утилизация аккумуляторов для автомобиля проводится значительно проще, чем кадмиевых.
Ni─MH
Никель─металлогидридные аккумуляторы распространены меньше, чем никель кадмиевые аккумуляторы для шуруповёртов. К их преимуществам стоит отнести отсутствие токсичных компонентов, экологически чистое производство, незначительный «эффект памяти» и меньший саморазряд, чем у никель-кадмиевых батарей. Кроме того, если сравнивать с Ni─Cd аккумуляторными батареями, никель─металлогидридные имеют большую ёмкость и выдерживают большее число циклов заряд-разряд. Дополнительно советуем прочитать о том, как заряжать Ni─MH аккумуляторы.
К недостаткам следует отнести высокую стоимость, чувствительность к отрицательным температурам. Кроме того, Ni─MH батареи при хранении в разряженном состоянии утрачивают часть своих характеристик.
Li─Ion
Литий─ионные аккумуляторы в шуруповёртах встречаются реже. Среди плюсов стоит отметить отсутствие «эффекта памяти» и саморазряда. Ёмкость литий─ионных аккумуляторов выше и в разы больше число циклов заряд-разряд, чем у оксидно─никелевых. К тому же у элемента большее номинальное напряжение. Поэтому требуется меньшее число элементов, а значит, такие аккумуляторы имеют меньший вес и размеры.
Среди недостатков следует отметить большую стоимость. Если сравнивать с Ni─Cd аккумуляторами для шуруповёрта, то цена Li─Ion практически в три раза больше. Стоит отметить, что за 2─3 года интенсивного использования Li─Ion аккумулятор существенно теряет ёмкость из-за разложения лития.
Конструкция аккумулятора для шуруповёрта
Ничего сложного в конструкции аккумулятора нет. Его разбор был показан выше. Стоит только добавить информацию о контактах на корпусе. У аккумулятора для шуруповёрта их четыре (рассматривается модель Bosch PSR 14,4 В).
Контакты аккумулятора шуруповёрта
На изображении отмечены следующие контакты:
- 1 – плюс;
- 2 – минус;
- 3 ─ контакт термистора (датчик температуры). Термистор нужен для ограничения или отключения тока заряда. Он срабатывает при увеличении температуры аккумуляторных элементов до определённого значения. При ускоренной зарядке через элемент идёт большой ток, и он нагревается, а термистор предотвращает его выход из строя;
- 4 ─ этот контакт подключается через сопротивление и называется сервисным. Его используют сложные зарядные устройства, предназначенные для выравнивания заряда на аккумуляторных элементах.
Ремонт и замена аккумуляторных компонентов
При проведении процедуры другим, более эффективным способом восстановления работоспособности АКБ является замена вышедших из строя элементов на исправные. Однако для этой цели потребуется приобрести новые банки или взять их из другого рабочего аккумулятора. При этом крайне важно, чтобы габариты, а также электротехнические характеристики и тип внедряемых элементов совпадали с изначально установленными.
Процедура осуществляется путем вырезки старых и впайки новых элементов в цепочку. Для этого потребуется следующий элементарный набор необходимых расходников и инструментов:
- Кусачки.
- Паяльник.
- Припой или олово.
- Флюс, не дающий реакции окисления в последующем.
