Rodzaje stosowanych akumulatorów

Bez odpowiednich akumulatorów narzędziowa rewolucja nie byłaby możliwa. to dzięki ich coraz lepszej jakości i wydajności narzędzia akumulatorowe wypierają modele sieciowe, a w branży ogrodowej często nawet konkurują ze spalinowymi.

Możliwe jest to dzięki dwóm czynnikom. Pierwszy z nich to zwiększona efektywność energetyczna. Oznacza to, że pomimo mniejszego zapotrzebowania na energię, narzędzie oferuje większą wydajność. Drugi to po prostu zwiększona efektywność nowoczesnych akumulatorów stosowanych jako źródło energii – i na tym skupimy się w tym rozdziale. Wynika ona przede wszystkim z techniki, w jakiej został wykonany akumulator. Niezależnie jednak od niej akumulator to elektrochemiczne źródło zasilania. Oznacza to, że wskutek reakcji chemicznych, które zachodzą w jego wnętrzu, możliwe jest wytwarzanie energii elektrycznej.

Perły z lamusa – akumulatory NiMH i NiCd

Dawniej w elektronarzędziach stosowano głównie akumulatory NiCd, czyli nikolowo-kadmowe, lub NiMH – niklowo-metalowo- -wodorkowe. Rozwiązania te nie były idealne. Przede wszystkim akumulatory NiCd charakteryzuje większa masa i mniejsza pojemności niż NiMH. Obarczone są również ryzykiem wystąpienia efektu pamięci, podobnie zresztą jak NiMH, co wymaga formowania akumulatora. Kolejnym powodem ich wycofywania jest fakt, że zużyte są niebezpieczne dla środowiska. NiMH dysponują większą pojemnością, jednak rozładowują się szybciej i mają krótszą trwałość. Powstaje w nich również efekt leniwej baterii, który skutkuje obniżeniem napięcia. Zarówno akumulatory NiMH, jak i NiCD dysponują napięciem znamionowym 1,2 V, dlatego też czasem stosowano je zamiennie. Oba te rozwiązania to jednak już przeszłość, gdyż w ich miejsce weszły o wiele wydajniejsze i łatwiejsze w obsłudze akumulatory Li-Ion.

Li-ion – bezproblemowe zasilanie

Na rzecz techniki litowo-jonowej stare rodzaje zasilania odchodzą do lamusa. Rozwiązania tego typu są po pierwsze wydajniejsze, a po drugie znacznie wygodniejsze w obsłudze. Przede wszystkim nie występują w nich takie zjawiska jak efekt pamięci czy leniwej baterii, mniej trzeba więc zważać na to, jak narzędzie jest traktowane przez operatora. Można je ładować w dowolnej chwili bez ryzyka zmniejszenia pojemności. Akumulatora nie trzeba także formować, w przeciwieństwie do poprzednich ogniw. Wartość napięcia na ogniwo wynosi z kolei ok. 3,6 V. Akumulator tego typu może przechowywać dwukrotnie więcej energii niż wykonany w technice NiMH. Akumulatory Li-Ion są powszechnie stosowane w urządzeniach elektronicznych, takich jak smartfony, aparaty, tablety, laptopy i inne. Również od paru lat zdobywają szturmem rynek elektronarzędzi. Akumulator litowo-jonowy elektrodę ujemną ma wykonaną z porowatego węgla, a dodatnią z tlenków metali. Cały akumulator oczywiście składa się z ogniw o walcowatym kształcie umieszczonych w obudowie oraz zanurzonych w elektrolicie z soli litowych oraz elektroniki kontrolującej pracę akumulatora. Ta ostatnia jest szczególnie ważna, ponieważ odpowiada m.in. za to, aby akumulator nie został przeładowany albo przegrzany lub całkowicie rozładowany. Akumulatory litowo-jonowe są również wrażliwe na wysokie temperatury i przegrzanie, co w wypadku nieskutecznych układów elektronicznych może doprowadzić do zapłonu lub wybuchu. Sytuacje takie zdarzały się już np. w laptopach lub telefonach komórkowych.

Producenci stawiają na uniwersalność. często ten sam akumulator wykorzystamy także do zasilenia sprzętu ogrodowego, elektronarzędzi i akcesoriów.

Ważne parametry

Podstawowe parametry każdego akumulatora to napięcie wyrażane w woltach (V) oraz jego pojemność określana w amperogodzinach (Ah). Elektronarzędzia zasilane akumulatorami o większym napięciu oferują większą moc oraz wydajność. Z kolei od pojemności akumulatora zależy m.in. to, jak długo sprzęt będzie pracował. Idąc tym tropem, akumulator o napięciu 18 V i pojemności 2 Ah zapewni krótszy czas pracy niż akumulator o tym samym napięciu, ale pojemności 4 Ah. Z kolei dwa akumulatory o pojemności 4 Ah każdy, jednak o napięciu 18 V jeden oraz 10,8 V drugi przeznaczone są po prostu do urządzeń różnego typu i, które oferują odmienną wydajność. Pewien wyjątek stanowią tu akumulatory w typie Multi Volt. Jest to rozwiązanie stosowane m.in. przez firmę Hikoki czy DeWalt, która określa to jako FlexVolt. Bateria systemu Mutli Volt zasili zarówno elektronarzędzie 36 V jak i 18 V. Zmieni się jednak oferowana pojemność akumulatora w pierwszym przypadku będzie to np. 2,5 Ah, a w drugim 5 Ah. Elektronika sterująca pracą akumulatora wybiera w jakim trybie ma on działać. Jak wspominaliśmy, akumulator zbudowany jest z ogniw. To od tego, jak je łączymy, zależą pojemność i napięcie zasilające. Połączenie może odbywać się szeregowo lub równolegle. Przy połączeniu szeregowym wzrasta napięcie akumulatora. Na przykład pięć ogniw o napięciu 3,6 V i pojemności 1,5 Ah każde da nam akumulator o pojemności 1,5 Ah i napięciu 18 V. Łącząc je równolegle, zwiększamy zaś pojemność. Pięć wspomnianych wcześniej ogniw połączonych równolegle da nam akumulator o napięciu 3,6 V, jednak o pojemności 7,5 Ah. W tym miejscu warto wspomnieć o kolejnym parametrze akumulatora, czyli jego wartości energetycznej. Jest to iloczyn napięcia oraz pojemności podawany w watogodzinach (Wh). Akumulator o napięciu 18 V i pojemności 1,5 Ah ma 27 Wh. Są oczywiście sytuacje, w których chcielibyśmy uzyskać inne parametry akumulatorów. W tym celu stosuje się połączenia mieszane. Pakiety akumulatorów połączonych szeregowo są razem łączone równolegle. Mamy więc dwa pakiety ogniw, gdzie na każdy składa się pięć ogniw o napięciu 3,6 V i pojemności 1,5 Ah. Pojedynczy pakiet zapewnia nam napięcie 18 V i 1,5 Ah pojemności. Dwa pakiety łączymy jednak równolegle i w ten sposób otrzymujemy akumulator o napięciu 18 V i pojemności 3 Ah. Obok prezentujemy graficznie zagadnienie łączenia ogniw w akumulatorach. Ostatnim z parametrów, o których należy wspomnieć, jest moc akumulatora. Stanowi ona oczywiście iloczyn napięcia i natężenia prądu, które akumulator może przekazać elektronarzędziom. Stąd też następująca zależność: elektronarzędzia akumulatorowe zasilane dużym napięciem, np. 36 V, są przeznaczone do bardziej wymagających i cięższych prac niż te słabsze, np. 12 V.

Większe napięcie zasilające można uzyskać łącząc dwa akumulatory lub wykorzystując akumulator z elektroniką sterującą zmianą napięcia.

Cechy akumulatorów NiCd i NiMH

• Formowanie akumulatora – proces ten często mylnie nazywany jest formatowaniem. Formowanie polega na całkowitym rozładowaniu akumulatora, aż urządzenie nie będzie w stanie być nim zasilane, a następnie na naładowaniu go do pełna. Zabieg ten wykonuje się w akumulatorach NiMH i NiCd, np. przed ich pierwszym użyciem. W ogniwach Li-Ion nie trzeba wykonywać formowania. Wręcz przeciwnie – nie zaleca się całkowitego rozładowywania akumulatorów tego typu, a tym bardziej przechowywania ich w tym stanie.
• Efekt pamięci – zjawisko to polega na utracie pojemności akumulatora. Występuje w akumulatorach Ni-Cd i NiMH. Przyczyna to przerwanie cyklu ładowania akumulatora przed jego pełnym ukończeniem. Może także występować w akumulatorach, które zostały naładowane, a następnie długo były nieużywane. Zazwyczaj efekt ten jest odwracalny, można go usunąć np. formowaniem akumulatora. Nie występuję w akumulatorach Li-Ion.
• Leniwa bateria – efekt ten polega na spadku napięcia znamionowego akumulatora wskutek niepełnego rozładowania. Dla usunięcia go należy całkowicie rozładować akumulator i go naładować, czynność tę najlepiej jeszcze raz powtórzyć. Zjawisko to występuje tylko w akumulatorach NiMH.

Przykładowe modele akumulatorowych nożyc do żywopłotu