Я привык держать в руках тяжёлый стартер от V8, однако компактная батарея шуруповёрта способна удивить не меньше.
Автомобильный опыт подсказывает: энергетическая плотность важнее массы, когда проект подразумевает много циклов и резкие пиковые токи.
Параметры тока
Ячейки формата 18650 и 21700 рассчитаны на ток до 20–30 A при импульсах короче десяти секунд без заметного деградационного скачка. Шуруповёрт берёт пиковый ток при самооткручивание ржавого болта не дольше трёх секунд, поэтому производитель закладывает коэффициент физической прочности 1,3-1,5.
При сравнении со стартерной свинцовой банкой бросается в глаза низкое внутреннее сопротивление. 1,5 mΩ у хорошей литиевой ячейки против 5–7 mΩ у AGM. Падение напряжения на клеммах минимально, битурбо-вентилятор на мотор-редукторе не глохнет от просадки.
Тепловая карта
Теплоотвод работает иначе, нежели во влажно-гелеобразном свинце. Графитовая анодная решётка внутри цилиндра генерирует джоулевы потери, которые распространяются к алюминиевому корпусу бурой спиралью, напоминающей срез торта Захер. Я кладу термопару между ячейками и вижу рост до 65 °C после двенадцати циклов подряд. Такой уровень приближается к точке, где запускается литиевое разложение.
На автомобиле спасает набегающий поток воздуха. В шуруповёрте пространство закрыто пластиком, поэтому я применяю графеновый термопрокладочный зазор 0,4 мм, который снижает пиковую температуру на восемь градусов.
Календарная деградация зависит от совокупности трёх величин: напряжение хранения, температура, глубина разряда. Оптимальной выглядит зона 3,7–3,8 В на ячейку, 18 °C, не глубже 30 %.
Балансировка ячеек
Автомобильный BMS для гибридного контура применяет активную топологию с индуктивным перетоком. В шуруповёрте производитель обычно ставит резистивный шунт по 100 Ω на каждую линию. Я заменил штатную схему на синхронно-буферную с кПД 92 %, избавившись от локального нагрева.
Балансир держит разброс до 5 мВ. При отклонении свыше 15 мВ возрастает вероятность локального литиевого металла на аноде. Сравнимо с микропиковкой поршня при детонации — мелко, однако разрушительно.
Ёмкость маркируется по методике IEC 61960: разряд до 2,5 В током 0,2 С. Сверлильный режим забирает 5–10 С, так что паспортная величина выглядит декоративной. Реальную энергию я оцениваю по интегралу тока с учётом теплового коэффициента 0,45 %/K.
Материал катода задаёт химический характер. NCA близко к спортивному бензину: высокая удельная энергия, но узкое окно безопасностей. LiFePO₄ спокойнее, напоминает дизель с низкими оборотами — плотность скромнее, зато предел по температуре на 40 °C выше.
Влагозащита корпуса шуруповёрта обычно равна IP20. Попавший электролит превращается в HF при контакте с влагой. Я наношу полиимидное покрытие толщиной 25 мкм и добавляю пакет с цеолитом, поглощающим пар, снижаю коррозионный риск на выводах B-, P-, C-.
Энтропийный запас, термин из термодинамики Третьего закона, отражает потенциальную энергию упорядочивания и резервирует устойчивость при низких температурах. Высокий запас у ячеек с добавкой Nb-допингированного оксида, что подтверждается отрицательным дрейфом ΔE при ‑20 °C.
По мере износа растёт остаточная литьевая плёнка (SEI) толщиной, измеряемой ангстремами. Мотористы сказали бы: лаковая плёнка на шейке коленвала. Индуктивная реактивность цепи увеличивает время отклика на нагрузку, инструмент ощущается «задумчивым».
Собирая комплект для гаража, я беру минимум двойной запас ёмкости, если предстоит длительный день монтажа крылатых шайб. Каждый дополнительный ампер-час, упакованный в литий, убирает лишние 60 граммов по сравнению с Ni-Cd.
