Производительность и комфорт использования аккумуляторного инструмента во многом зависит от типа и характеристик АКБ. Параметры применяемых аккумуляторов влияют и на длительность работы инструмента на 1 заряде, и на его возможность раскрыть свой потенциал.
Изначально портативный электроинструмент оснащали никель-кадмиевыми АКБ (Ni-Cd), но из-за токсичности кадмия эту технологию уже практически не используют. Современную технику преимущественно комплектуют литий-ионными АКБ, хотя в промежутке между Ni-Cd и Li-ion появились никель-металлогидридные аккумуляторы (Ni-MH). Рассмотрим подробнее их плюсы и минусы, чтобы понять, из каких аккумуляторов получаются лучшие батареи для беспроводных дрелей, шуруповертов и других инструментов.
Li-ion элементы питания остаются неизменными лидерами рынка. Со времени своего появления в 1996 году они используются повсеместно – от электронных гаджетов до электромобилей. Отлично подходят они и для всех видов аккумуляторного инструмента, включая профессиональные модели для интенсивной эксплуатации. В структуре таких ячеек – катод с покрытием из оксида лития, графитовый анод, сепаратор из пористого полимерного материала и солевой электролит с растворителями и добавками. В результате достигаются прекрасные технические характеристики:
Литий-ионные «банки» боятся глубокого разряда и избыточного заряда, но для недопущения таких состояний каждая литиевая батарея обязательно имеет BMS плату. Главное – не забывать о разряженных ячейках и своевременно заряжать их.
Ni-MH аккумуляторы пришли на смену старым Ni-Cd собратьям в 1980-х и до сих пор используются в бытовой электронике и медтехнике. Но по плотности энергии и уровню токоотдачи они не дотягивают до Li-ion элементов. В структуре каждой никель-металлогидридной ячейки есть катод из гидроксида никеля, анод из сплава, поглощающего водород, сепаратор из нетканого полиолефина и щелочной электролит.
Гидроксид никеля обеспечивает ячейкам хорошую плотность энергии и стабильность. Анод производится из активного материала (лантана) и переходного металла (никеля). Напряжения каждого элемента – 1,25 В, как и у моделей Ni-Cd. Благодаря достижениям исследователей, в последнее время удалось повысить эффективность Ni-MH аккумуляторов, сделать их более емкими, улучшить устойчивость к экстремальным температурам и увеличить срок службы.
Благодаря таким достижениям усовершенствованные никель-металлогидридные АКБ не сдают позиций и продолжают конкурировать с литиевыми батареями. В частности, батареи NiMH установлены на гибридные автомобили Toyota Prius. Но и литий-ионная технология продолжает развиваться. В частности, разработчикам удалось повысить устойчивость Li-ion ячеек к перегреву, свести к минимуму риск возгорания, повысить стабильность, плотность энергии и циклический ресурс.
Каждую из этих технологий представляют разные ячейки: типичные и усовершенствованным, со стандартным и улучшенным составом. В таблице приведены ориентировочные характеристики, свойственные наиболее распространенным представителям Ni-MH и Li-ion технологии.
Критерий сравнения |
Ni-MH |
Li-ion |
Номинальное напряжение, В |
1,25 |
3,6 или 3,7 |
Удельная энергоемкость, Вт·ч/кг |
60–110 |
100–230 |
Допустимая токоотдача (в постоянном режиме) |
0,5С–10С |
до 10С |
Пиковые (кратковременные) токи нагрузки |
до 5С–20С |
свыше 30С |
Допустимые рабочие температуры (при разряде) |
-20 – +65 °С, но на морозе рабочие параметры падают |
-20 – +55 °С, но на морозе характеристики уменьшаются |
Эффект памяти |
Слабовыраженный |
Невыраженный |
Нужно ли полностью разряжать перед зарядкой? |
Желательно |
Нет |
Саморазряд |
7–10% за месяц |
Менее 5% за месяц |
Размеры и масса (при идентичных рабочих параметрах) |
Средние |
Примерно на 40% меньше |
Ресурс |
Около 500 циклов |
Около 1000 циклов |
Основные причины, которые обеспечивают Li-ion аккумам доминирование на рынке, это большая плотность энергии, лучшая токоотдача, меньшие размеры и вес при одинаковых рабочих параметрах. К тому же, они допускают быструю зарядку и шире представлены на рынке, что позволяет выбрать ячейки с наилучшими характеристиками для любых приложений. Поэтому производители портативных электроинструментов в подавляющем большинстве используют именно высокотоковые Li-ion аккумуляторы.
Ранее в блоге Shura-Master.ru вышла статья о новом достижении Li-ion технологии – полутвердотельных аккумуляторах или Semi-solid Battery.