Подпишись на YouTube канал iApplenews
Любая портативная электроника в современном мире оснащается аккумулятором, которой на протяжении некоторого периода времени обеспечивает поставку электроэнергии на устройство. Сегодня эта важная часть портативной техники становится все совершенней, емче и тоньше, рассмотрим же путь, который прошли АКБ в своем совершенствовании.
Содержание
- АКБ
- Никель-кадмиевые и никель-магниевые АКБ
- Литий-ионные АКБ и литий-полимерные АКБ
АКБ
Аккумуляторная батарея или АКБ – это устройство для аккумулирования и хранения электрической энергии, которая выдается телефону порционно. Без существования аккумуляторов не было телефонов и смартфонов, которые акцентируют свою «полезность» именно на мобильности, которую и обеспечивают АКБ.
Аккумулятор – это устройство, которое базируется на химических реакциях, после которых выделяется необходимое электричество для работы смартфона. Изначально АКБ подзаряжается от сети в 220 Вольт, от которой в АКБ поступает ток, который и является основоположником возникновения реакции внутри аккумулятора. АКБ различаются по материалу изготовления на:
- Никель-кадмиевые;
- Литий-ионные;
- Никель-магниевые;
- Литий-полимерные.
Главными характеристиками каждого АКБ являются:
- Емкость, измеряемая в миллиамперах в час;
- Температурный режим работы, чаще всего АКБ работают в температурном диапазоне окружающей сред от -10 до +60оС;
- Ток нагрузки;
- Саморазряд (3-5% в месяц);
- Внутреннее сопротивление Ом, от которого зависит скорость зарядки;
- Удельная энергоёмкость: 110 … 243 Втч/кг;
- Напряжение, обычно 3,7 В.
В среднем АКБ служит 1,5-2,5 года, после чего процесс «старения» ускоряется семимильными шагами.
Никель-кадмиевые и никель-магниевые АКБ
Аккумуляторы для телефонов/смартфонов на основе никеля сегодня уже не применяются из-за довольно слабых характеристик данных устройств. Так, такие АКБ довольно громоздкие и тяжелые, они не позволяют долго хранить заряд вдобавок присутствует «эффект памяти», проще говоря, выдернув телефон с зарядки, АКБ запоминало уровень последнего заряда и при следующей зарядке не понималось выше уровня последней зарядки.
Литий-ионные АКБ и литий-полимерные АКБ
Литий-ионные АКБ сегодня используются везде и всегда. Данные устройства стали оптимальным вариантом по производительности, надёжности цене для всех производителей портативной техники в мире. Изобрели и ввели в использование эти АКБ в Sony в 1991 году для своих знаменитых Walkmann-ов.
Самым большим достоинством данных устройств является малая масса, габариты, большая мощность и отсутствие «эффекта памяти» . Вдобавок стоит отметить, что такие аккумуляторы способны обеспечить до 1000 циклов заряда-разряда. Главным недостатком данных устройства является то, что работают они только при положительных температурах.
Литий-полимерные АКБ – самые совершенные аккумуляторы, походи по работе на ионные, они могут изготавливаться в любой форме, плотность энергии в среднем на 7-10% выше, а толщина может быть максимально минимальной. Вдобавок, такие АКБ почти не перегреваются, но вместе с достоинствами есть и недостаток – слишком высокая цена.
Автор: Маргарита Пич
Время чтения: 2 минуты
Содержание
Пользователи современных гаджетов становятся все более требовательными к продукции технологических гигантов, таких как Apple или Samsung. Последние модели устройств этих брендов имеют компактный корпус, довольно крупный дисплей, мощное «железо» и при этом содержат мощную аккумуляторную батарею, обеспечивающую длительную автономную работу. Как им удается делать батарею такой компактной и ёмкой? Рассмотрим основные виды аккумуляторов для мобильных телефонов и смартфонов, которые применяли ранее и используют сейчас, а также их ключевые особенности.
Виды аккумуляторных батарей
С начала эры развития мобильных устройств и до сегодняшнего дня использовали различные виды аккумуляторов для автономной работы:
-
Никель — кадмиевые источники питания – самые старые виды батарей, использовавшиеся в первых мобильных устройствах. Они характеризуются большим числом недостатков: наличием токсичных веществ в составе, малой ёмкостью, высокой себестоимостью производства, быстрым износом. Кроме того, перед началом использования таких аккумуляторов необходимо было выполнять несколько циклов зарядки/разрядки.
-
Никель — металлогидридные – это батареи, не содержащие токсичного кадмия и с менее выраженным эффектом памяти. Однако и эти элементы не были лишены недостатков: требовали дорогостоящего и сложного в производстве зарядного устройства, характеризовались уменьшенным сроком эксплуатации.
-
Литий — ионные – батареи, способствовавшие наибольшему развитию индустрии мобильных устройств. Главное преимущество элементов – длительный период автономной работы. Также литий — ионные батареи лишены недостатка, называемого эффектом памяти. Многие современные портативные устройства (планшеты, смартфоны) имеют встроенный литий — ионный аккумулятор.
-
Несмотря на описанные выше преимущества, он не лишен и некоторых недостатков:
-
Выходит из строя из-за эксплуатации при низких или очень высоких температурах (диапазон допустимых температур довольно узкий);
-
Высокие производственные затраты при изготовлении;
-
Необходимость поддерживать заряд (при глубоком разряде элемент повреждается);
-
Относительно небольшой период эксплуатации (устаревает за 2-3 года).
-
Литий — полимерные аккумуляторы, представляющие собой усовершенствованный вариант предыдущего вида. Вместо электролита используется полимерная масса. Она невзрывоопасна, позволяет создавать аккумуляторы практически любой формы. Остальные характеристики устройств остались прежними.
В зависимости от конструктивных особенностей мобильного устройства, все аккумуляторы можно разделить на:
-
Съемные – те, который пользователь может без труда извлечь самостоятельно, отсоединив крышку для открытия батарейного отсека. Как правило, съемные батареи устанавливают в бюджетные смартфоны.Несъемные – находящиеся внутри корпуса, разборку которого может выполнить только квалифицированный специалист, имеющий соответствующие оборудование и инструменты. Хорошим примером служит продукция компании Apple.
Особенности аккумуляторов
Поскольку литий — ионные и литий — полимерные батареи являются наиболее распространенными в наше время, будем рассматривать именно их характеристики.
Li-ion — обозначение литий — ионных батарей. Первые батареи были представлены в начале 90-х годов. Они содержат два электрода: анод на медной фольге и катод – на алюминиевой. Между ними находится электролит (жидкий либо в виде геля). Носителями тока в таких батареях являются положительно заряженные ионы лития.
В первых батареях использовали анод металлического лития, который при вступлении в контакт с некоторыми другими веществами, содержащимися в АКБ, способствовал выделению газа. По этой причине батареи «вздувались».
В некоторых бюджетных смартфонах подобная проблема не устранена даже сейчас. Поэтому рекомендуется использовать только подходящие по параметрам тока зарядные устройства; спустя большое число циклов заряда/разряда выполнять замену аккумуляторной батареи (АКБ).
С целью повышения безопасности эксплуатации литий — ионных батарей в них встраивают микроконтроллеры. Они выполняют следующие функции:
- Контролируют глубину тока АКБ;
- Управляют количеством потребляемого тока;
- Предотвращают перезаряд батареи.
Когда требуется замена
Основной характеристикой АКБ является ее емкость. Она характеризует количество тока, который может накапливать аккумулятор во время полной зарядки для обеспечения автономной работы портативного устройства. Параметр измеряется в следующих единицах – мАч (миллиампер-час). В современных смартфонах устанавливают АКБ емкостью 2000-6000 мАч.
Со временем емкость батареи снижается из-за происходящих внутри химических процессов. Чем ниже фактическая емкость по отношению к заявленному производителем параметру, тем быстрее необходима замена элемента.
Основные признаки резкого снижения емкости:
- Сильный нагрев при несущественных нагрузках;
- Внезапное отключение, даже если индикатор не показывал полный разряд;
- Вздутие аккумулятора;
- Слишком быстрый разряд.
Как продлить срок эксплуатации
Чтобы избежать быстрого выхода из строя АКБ, нужно соблюдать следующие простые правила:
- Не заряжать полностью каждый раз. 90-95% — вполне достаточно.
- Избегать полного разряда, при котором устройство отключается самостоятельно.
- Использовать режим сохранения энергии, если функция доступна.
- Выполнять калибровку контроллера – хотя бы раз в месяц делать полный цикл разряда/заряда.
В новых смартфонах устанавливают дополнительные контроллеры питания/заряда на схему. Если они работают некорректно, могут появиться признаки, свидетельствующие о выходе из строя АКБ. Лучший вариант – обратиться в сервисный центр. Только опытные специалисты смогут установить истинную причину быстрого разряда или внезапного отключения устройства.
30.04.2019 г.
Многие думают, что аккумуляторы все одинаковые и максимум знают, что они отличаются по емкости. Но этого знания недостаточно, чтобы разбираться в современных накопителях энергии. На самом деле отличия между ними намного важнее, чем может показаться на первый взгляд. К сожалению, производители устройств не дают выбора аккумулятора, который в них встроен, но можно же выбрать другого производителя или просто отказаться от гаджета. Если вы хоть раз покупали устройство с аккумулятором или только собираетесь его купить, тогда лучше ознакомьтесь с материалами, приведенными в этой статье.
Заряжать телефон можно по-разному, но аккумулятор в нем должен быть правильный.
Содержание
- 1 Какие аккумуляторы бывают в телефонах
- 2 Как работают литий-ионные аккумуляторы
- 3 Как работают литий-полимерные аккумуляторы
- 4 Какой аккумулятор лучше
- 5 Вопросы о выборе аккумулятора
- 5.1 Безопасен ли литий-ионный аккумулятор
- 5.2 Безопасны ли литий-полимерные батареи
- 5.3 Можно ли утилизировать литий-ионные аккумуляторы
- 5.4 Можно ли утилизировать литий-полимерные батареи?
Какие аккумуляторы бывают в телефонах
Так уж повелось, что исторически в смартфоны и другие подобные устройства устанавливали именно литий-ионные батареи (Li-ion). Они не обладают эффектом памяти, достаточно долговечные и не очень тяжелые. Можно сказать, что все в них хорошо. Ну, или было хорошо до определенного момента.
Сейчас производители начали переходить на новый тип батарей, который называется литий-полимерные (Li-poly). Такой тип более универсальный и подходит для разного рода потребительской электроники. Учитывая проблемы перегрева литий-ионных аккумуляторов, переход на новый тип не может не радовать.
Как продлить срок службы аккумулятора смартфонов Huawei и Honor.
Безопасность аккумуляторов, особенно на фоне историй о взрывающихся смартфонах, является серьезной проблемой и важной темой для обсуждения. Давайте разберемся, что они из себя представляет и почему надо обращать на них внимание при выборе и особенно при хранении.
Как работают литий-ионные аккумуляторы
Мало кто знает, но литий-ионная батарея появилась еще в 1912 году, но использовалась крайне редко до тех пор, пока в 1991 году на нее не обратила внимания компания Sony и не начала активно внедрять ее в свои камеры, плееры и другие устройства.
Четверть владельцев смартфонов скучают по съемным аккумуляторам. Почему?
”Новый” тип батарей оказался относительно недорогим в производстве, имел высокую плотность энергии и не имел эффекта памяти, то есть испортить его частыми зарядками на половине емкости было нельзя.
Эти батареи состоят из двух положительных и отрицательных электродов, разделенных жидким химическим электролитом, таким как этиленкарбонат или диэтилкарбонат. Из-за особенностей химического состава такая батарея может быть только прямоугольной. Именно поэтому Г-образные аккумуляторы в смартфонах часто являются просто двумя батареями, соединенными друг с другом.
Вот так может вздуться аккумулятор, если с ним что-то не так.
Емкость литий-ионного аккумулятора уменьшается со временем. Чем больше циклов зарядки, тем меньше емкость батареи. А еще такая батарея имеет свойства саморазряда. Она может разрядиться, когда просто лежит и не используется. Даже отдельно от устройства.
Как отключить приложения в фоновом режиме и сэкономить аккумулятор
Серьезным минусом таких батарей является то, что электролит в них становится нестабильным при экстремальных температурах и проколах оболочки. Это приводит к ”тепловому истощению” и воспламенению. Правда, не стоит сразу откладывать телефон подальше в комнату с бетонными стенами. Такое происходит очень редко — просто это возможно. Для того, чтобы этого не произошло, предусмотрены специальные контроллеры, которые сделают все, чтобы батарея не перегревалась.
Как работают литий-полимерные аккумуляторы
Технология литий-полимерных батарей новее, чем литий-ионных. Первые такие батареи были созданы в 70-годах прошлого века и только недавно появились в смартфонах. Например, Samsung сделал переход на литий-полимерные батарея только с выходом серии Galaxy S20. Хотя другие используют технологию чуть дольше.
Что делать если вздулся аккумулятор телефона
В литий-полимерных батареях тоже используется положительный и отрицательный электроды, но электролит внутри них не жидкий, а твердый, пористый или гелеобразный. В итоге риск теплового истощения и утечки электролита в таких батареях намного ниже. Кроме этого, они более прочные и могут даже изгибаться до определенного уровня. Это особенно полезно для некоторых типов устройств, особенно тех, что используются в сложных условиях. Короче говоря, они немного безопаснее, но системы защиты от перегрева в них все равно используются.
Основным недостатком этой технологии является значительно более высокая стоимость производства. Жизненный цикл литий-полимерных батарей короче, а еще они накапливают меньше энергии, чем литий-ионные батареи с таким же физическим размером.
Надо, чтобы аккумуляторы были заряжены. Разряженными им быть вредно.
Какой аккумулятор лучше
Оба типа аккумуляторов имеют свои плюсы и минусы. Литий-ионные аккумуляторы предлагают самые высокие емкости по самым низким ценам. Удобно, если вы хотите недорогой телефон, который работает от батареи больше одного дня. Недостатками Li-ion является постепенный саморазряд. Для ежедневного гаджета это не имеет большого значения, но при длительном хранении это надо учитывать. А еще они опаснее своих более новых собратьев.
Для сравнения, литий-полимерные батареи безопаснее, что особенно важно в наши дни в условиях развития сверхбыстрой зарядки. Эти батареи также имеют очень низкий уровень саморазряда, поэтому они почти не разряжаются, если вы их не используете — отличный вариант для гаджетов, которые используются не часто. Однако все эти плюсы приводят к более высокой стоимости, более короткому сроку службы и меньшей емкости при том же размере. Хотя литий-полимерные аккумуляторы более легкие и пусть на единицу объема вы получите меньшую емкость, зато она будет больше на единицу веса.
Что такое графеновый аккумулятор, и чем он хорош?
В целом, литий-полимерные аккумуляторы заменяют литий-ионные в индустрии смартфонов благодаря своей превосходной безопасности, универсальности форм-фактора и весовым характеристикам в устройствах высшего и среднего уровня. Хотя более доступные модели, скорее всего, будут придерживаться технологии литий-ионных аккумуляторов еще долгое время.
Вопросы о выборе аккумулятора
В Сети, в нашем Telegram-чате и в статистике поиска можно найти следующие частые вопросы, на которые я сейчас и дам ответ.
Безопасен ли литий-ионный аккумулятор
Неисправности и случайные повреждения литий-ионных аккумуляторов встречаются очень редко. Поэтому такую технологию можно считать очень безопасной. Даже на фоне еще большей безопасности литий-полимерных батарей она все равно очень и очень высокая, а случаи, о которых пишут в прессе, случаются один раз на десятки миллионов устройств. Так что можно не переживать. Особенно, если вы избегаете сильной жары и повреждения корпуса аккумулятора.
Берегите батарею и она вас не подведет.
Безопасны ли литий-полимерные батареи
В первую очередь безопасность литий-полимерных батарей достигается за счет отсутствия внутри жидкого электролита. Поэтому такой аккумулятор более устойчив к температурам и механическому воздействию. В итоге — да, он безопасен. Он даже более безопасен, чем литий-ионный аккумулятор.
Можно ли утилизировать литий-ионные аккумуляторы
Не только можно, но и нужно утилизировать любые аккумуляторы. Это чертовски вредная штука, которая даже в одиночку может нанести сильный вред окружающей среде. Сейчас батареи принимают в очень большом количестве мест, включая торговые центры, офисные здания и супермаркеты. Сдав туда батареи или сломанный телефон, вы без преувеличения сделаете большой вклад в экологию.
Гибкие и растягивающиеся аккумуляторы изменят мир смартфонов
Можно ли утилизировать литий-полимерные батареи?
Сказанное про литий-ионные батареи относится и к литий-полимерным. Их тоже обязательно надо утилизировать. Это важно и правильно. Не стоит думать, что одна батарейка ничего не решит. В ней слишком много вредной химии, которая попадет в почву, а это и овощи, которые вы едите, и вода, которую вы пьете. Лучше переработать.
Автор: Captain Nemo
Данная статья посвящена аккумулятором, применяемых в качестве элементов питания в сотовых телефонах. Однако общие эксплутационные характеристики применимы и для аккумуляторов, используемых в другой технике.
1. Виды аккумуляторов.
В современной промышленности применяются батареи, основанные на
различных химических реакциях. Рассмотрим некоторые из них:
Аккумуляторы, применяемые в качестве элементов питания сотовых телефонов:
- Никель-кадмиевые (NiCd) (nickel cadmium)
- Никель-металл гидридные (NiMH) (nickel metal-hydride)
- Литий-ионные (Li-Ion) (lithium ion)
Другие виды аккумуляторов (например SLA — Sealed lead acid, герметичные
свинцово-кислотные батареи) в данной статье рассматриваться не будут, т.к.
они практически не применяться в современных сотовых телефонах.
Литий-полимерные (Li-Pol) (lithium polymer) аккумуляторы не будут рассмотрены
по причине малой распространённости и отсутствии их точных характеристик,
которые в принципе соизмеримы с характеристиками других аккумуляторов на
основе лития. Данный вид аккумуляторов набирает популярность благодаря
своей некритичности к форме конечного элемента питания.
2. Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы.
Технические характеристики:
| Внутреннее сопротивление | 150 — 400 mOm. |
| Энергетическая плотность | > 4 Wh |
| Степень саморазряда первые 7 дней | > 15% |
| Степень саморазряда за первый месяц | > 20% |
| Номинальное количество циклов заряда/разряда | > 1000 |
| Максимальное количество циклов заряда/разряда | > 2500 |
| Срок хранения нового аккумулятора | до 4х лет. |
| Cрок службы | ограничен кол-вом циклов зар./разр. |
Достоинства: Низкая стоимость, высокая вероятность восстановления,
работа в широком диапазоне температур, быстрая зарядка.
Недостатки: Высокая степень саморазряда, эффект «памяти», большие
размеры, токсичность при неправильной утилизации.
Общая информация: Аккумулятор должен поставляться полностью разряженным.
Аккумулятор не должен находится в зарядном устройстве значительное время
(более 2х суток), т.к. это ухудшает его характеристики. Для избежания проявления
эффекта «памяти» рекомендуется полностью разряжать аккумулятор перед зарядкой
(по крайней мере раз в неделю). Никель-кадмиевый элемент питания можно
восстановить от образовавшихся кристаллов с вероятностью около 60%.
Специфика использования в мобильном телефоне: Аккумулятор более эффективен
при использовании в режиме сильного разряда, т.е. если Вы много разговариваете
— это предпочтительный режим разрядки.
3. Никель-металл гидридные (NiMH) аккумуляторы.
Технические характеристики:
| Внутреннее сопротивление | 250 — 700 mOm |
| Энергетическая плотность | > 5,5 Wh |
| Степень саморазряда первые 7 дней | > 15% |
| Степень саморазряда | > 30% |
| Номинальное количество циклов заряда/разряда за первый месяц | > 350 |
| Максимальное количество циклов заряда/разряда | > 800 |
| Срок хранения нового аккумулятора | до 4х лет |
| Cрок службы | ограничен кол-вом циклов зар./разр. |
Достоинства: Низкая стоимость, незначительный эффект памяти,
высокая ёмкость, низкая токсичность.
Недостатки: Высокая степень саморазряда, малое количество циклов
заряда/разряда, более сложное (и дорогое) устройство зарядки (в сравнении
с NiCd).
Общая информация: Аккумулятор должен поставляться полностью разряженным.
Аккумулятор не должен находится в зарядном устройстве значительное время
(более 2х суток), т.к. это ухудшает его характеристики. Эффект «памяти»
не значителен, однако рекомендуется эксплуатировать данный вид аккумуляторов,
как и NiCd (полностью разряжать аккумулятор перед зарядкой (по крайней
мере раз в неделю). Восстановлению NiMH аккумуляторы поддаются плохо. Вероятность
около 15 процентов.
Специфика использования в мобильном телефоне: Аккумулятор более
эффективен при использовании в режиме постоянного слабого (порядка 1/2
— 1/3 паспортного) разряда, в связи с чем оптимален при частом нахождении
телефона в режиме ожидания. Однако частично данное свойство компенсируется
высокой степенью саморазряда. Многие фирмы-производители сотовых телефонов
(в том числе и уважаемая мною NOKIA) указывают в своих инструкциях что
данные аккумуляторы не обладают эффектом «памяти». Отнеситесь к данным
утверждениям скептически — это маркетинговый ход, который основан на том,
что в сравнении с NiCd аккумуляторами данный эффект проявляется в меньшей
степени.
4. Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы.
Технические характеристики:
| Внутреннее сопротивление | 300 — 600 mOm. |
| Энергетическая плотность | > 6,5 Wh |
| Степень саморазряда | пренебрежимо мала (> 3% в месяц.) |
| Номинальное количество циклов заряда/разряда | > 1000. |
| Максимальное количество циклов заряда/разряда | > 2000. |
| Срок хранения нового аккумулятора | около года. |
| Cрок службы | около полутора лет. |
Достоинства: Высокая ёмкость, отсутствие эффекта «памяти», малые
габариты, большое количество циклов заряда/разряда.
Недостатки: Высокая стоимость, быстрое старение (через 1,5 —
2 года аккумулятор может стать непригоден к использованию) в не зависимости
от интенсивности использования, потенциальная опасность при использовании
(первые модели этих батарей часто взрывались при зарядке).
Общая информация: Аккумулятор должен поставляться заряженным
на 80-90% . Аккумулятор может (и должен, если не используется) находиться
в зарядном устройстве значительное время. Восстановлению данные аккумуляторы
не подлежат (не верьте «умельцам»).
Специфика использования в мобильном телефоне: Аккумулятор эффективен
при интенсивном использовании сотового телефона. На период своей службы
(около года) он будет оптимален в сравнении с батареями на основе никеля.
5. Эффект «памяти».
Проявляется у аккумуляторов на основе никеля, является следствием
неполной зарядки. Часть аккумулятора, которая не разряжается «отмирает»
(образуются кристаллические соединения).
Для избежания данного эффекта рекомендуется полностью разряжать батарею
перед зарядкой. Для этого существуют специальные устройства зарядки, которые
перед циклом заряда производят полный разряд аккумулятора. Настоятельно
рекомендуется приобретение зарядного устройства с данным алгоритмом работы.
Идеальным является разряд/заряд в специальном анализаторе. Но из-за его
высокой стоимости он редко является «элементом интерьера» комнаты обычного
пользователя сотового телефона ;-).
Если возможности заряжать аккумулятор на специальном зарядном устройстве
нет, то необходимо перед зарядкой полностью разрядить батарею в телефоне
(например позвонив в по бесплатному номеру абонентской службы Bee line.
Времени, в течении которого Вы будете ждать ответа оператора, вполне хватит
что бы «добить» севшую батарею ;-). В некоторых компаниях — операторах
есть специальный сервисный телефон для этих целей.
6. Методы зарядки.
Следует различать методы зарядки аккумуляторных батарей:
1. Быстрая зарядка — обычно производится самим телефоном
с помощью сетевого адаптера, поставляемого в комплекте (за зарядку отвечает
именно телефон, «шнурик» — это лишь преобразователь/стабилизатор). Зарядка
идёт повышенным током, эффективность её ниже стандартной. Даёт выигрыш
по времени, рекомендуется использовать лишь в случае необходимости.2. Стандартная зарядка — производится специальным зарядным устройством.
Процесс зарядки идёт оптимальным для данного аккумулятора током, длительность
и эффективность зарядки выше, нежели «быстрой». Зачастую совмещена с процессом
предварительного полного разряда батареи.
Рекомендуется пользоваться именно данным методом.
Эта информация актуальна лишь для батарей на основе никеля. Литиевые
батареи к методу зарядки не критичны (конечно, необходимо, что бы зарядка
осуществлялась с соответствии с требованиями производителя. Вполне допустимо
заряжать только в телефоне).
Используйте оригинальные зарядные устройства.
7. Обслуживание.
Можно конечно использовать аккумулятор на полную, не заботясь о
«каком то эффекте памяти» и т.д. Но и срок службы его заметно сохраниться.
Если же Вы не относитесь к «новым русским пофигистам» то:
1. Храните аккумулятор в прохладном месте (можно и в холодильнике,
только в герметичной упаковке).
2. Старайтесь не использовать аккумулятор в предельных температурах.
3. Очищайте контакты батареи от образующихся на них окислов.
4. Перед началом эксплуатации нового аккумулятора полностью зарядите
его. Не доверяйте индикации примитивных зарядных устройств (в том числе
и встроенных в телефон) — заряжайте в этот период аккумулятор на 2-3 часа
дольше, чем это необходимо по показанию индикаторов зарядного устройства.
В идеале — данную процедуру осуществить на специализированном анализаторе.
5. Покупайте только фирменные зарядные устройства. Это тот случай,
когда скупой платит дважды. Дешёвые устройства зачастую не соответствуют
заявленным характеристикам, а зачастую и вовсе используют упрошённые алгоритмы
зарядки/разрядки. Т.к. при зарядке аккумуляторов критична стабильность
параметров заряда (при заряде аккумуляторов на основе никеля постоянен
ток заряда, кислотных и литиевых — напряжение), то неверно работающим устройством
Вы можете значительно сократить жизнь своей батареи.ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Довольно часто, в «довесок» к телефону нерадивый продавец
даёт ещё и китайскую вариацию на тему «автомобильное зарядное устройство».
Категорически не рекомендую их использовать — есть довольно много фактов
порчи ими аккумулятора, особенно это относится к современным низковольтовым
батареям (например Nokia 61**, 3210 и т.д.). Если использовать такой аппарат
с активизированными инженерными функциями (Nokia Net Monitor, 20 — 23),
то можно самому проверить, нормальное ли напряжение обеспечивает адаптер
питания.6. Если есть возможность — периодически обслуживайте свой Ni** аккумулятор
в специализированном сервис-центре — срок его службы продлится за счёт
восстановления его первоначальных свойств на специальных анализаторах.
7. Не используйте аккумуляторы не по назначению.
8. Не разряжайте аккумуляторы кустарными способами (лампочкой и т.д.)
8. Аккумуляторы, бывшие в употреблении.
Я бы не рекомендовал приобретение таких батарей как отдельно, так и в комплекте
сотового телефона. Степень износа (в случае никелевых) или «старости» (литиевые)
аккумуляторов достоверно установить без соответствующей аппаратуры не представляется
возможным.
Один совет — если Вы имели опыт эксплуатации данной марки аккумуляторов
и знаете приблизительное время его полного заряда — можно попробовать его
зарядить, предварительно разрядив. Чем больше будут отклонения по времени
заряда от нового аккумулятора — тем хуже эта батарея (особенно критично,
если аккумулятор зарядился (по индикации зарядного устройства) слишком
быстро — верный признак его непригодности. Он разрядиться с той же «резвостью»).
Покупка восстановленных NiCd аккумуляторов в фирмах, на этом специализирующихся
вполне уместна. Требуйте полного тестирования аккумулятора.
9. Выводы.
В настоящее время выбор складывается практически из двух видов аккумуляторов
— NiMH и Li-Ion. При одинаковой ёмкости, стоит определиться, что предпочтительнее
— низкая цена и теоретически больший срок службы (NiMH), или простое обслуживание
и больший срок службы при интенсивной эксплуатации (LiIon, тоже справедливо
и для LiPol).
Никель-кадмиевые аккумуляторы сейчас практически не используются в
новых моделях телефонов, где на их место пришли метал-гидридные собратья.
Если же у Вас телефон с морально устаревшей NiCd батареей, то не стоит
расстраиваться — по некоторым параметрам они превосходят NiMH при должном обслуживании.
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Оценка этой статьи по мнению читателей:
Этой статьей мы начинаем серию увлекательных материалов, посвященных аккумулятору смартфона. На первый взгляд слова «увлекательный» и «аккумулятор» не имеют логической связи. Однако, прочитав эту статью до конца, вы убедитесь в обратном!
Проблема с подобного рода статьями заключается в том, что советы по поводу «правильной» зарядки дает каждый второй пользователь смартфона и нередко можно увидеть прямо противоположную информацию.
Кто-то говорит, что можно без проблем оставлять смартфон на зарядке на всю ночь или разряжать телефон до нуля, ведь система управления питанием не допустит критического падения или превышения напряжения внутри аккумулятора. Другие с этим в корне не согласны, приводя в качестве аргументов личный печальный опыт.
В этой серии мы затронем все вопросы, начиная от принципа работы аккумулятора и заканчивая быстрыми и беспроводными зарядками. В первой части поговорим о том, как вообще работает аккумулятор, откуда там появляется ток и куда он девается, а также ответим на некоторые важные практические вопросы.
Загадочная «баночка с энергией» или как работает аккумулятор смартфона
Многие люди представляют себе аккумулятор телефона в виде небольшой баночки, в которую по проводу из розетки «заливается» ток. Набрали полную батарейку электронов — теперь можем в течение дня расходовать эту энергию на подпитку дисплея, динамиков, процессора и других компонентов смартфона. Закончились электроны в батарейке — телефон разрядился и нужна новая порция электронов.
Выглядит эта картина вполне логично, но не совсем верно. В реальности аккумулятор больше похож на закрытые песочные часы, только вместо песка у нас «засыпаны» электроны:
Когда верхний «сосуд» с электронами опустошится, нужно будет зарядить смартфон, то есть, как-то перевернуть часы, чтобы электроны снова посыпались вниз. Зарядка «переворачивает часы», забирая «песок» с нижней части аккумулятора и пересыпая его в «верхнюю» чашу, чтобы электроны снова могли двигаться в нужном направлении.
Мы все прекрасно понимаем, почему песок сыпется вниз. Это происходит под действием силы тяжести. Если бы часы лежали на боку, песок не пересыпался бы с одного сосуда в другой. Теперь представим, что часы лежат на столе (для простоты уберем лишние детали), но электроны «часов» почему-то продолжают «пересыпаться» с одной части в другую:
Как это происходит!? Для ответа на этот вопрос давайте вспомним, что вообще такое электрон. Всё, что нас окружает, состоит из атомов. Атомы, в свою очередь, состоят из ядра, вокруг которого, словно планеты вокруг солнца, вращаются электроны (на самом деле, это примитивная и устаревшая модель, так как электроны не летают по орбитам, да и орбит никаких нет, но для нашего разговора такая модель сгодится):
Электроны (синие шарики со знаком минус) — это отрицательно заряженные частицы, а внутри ядра находятся положительно заряженные (протоны) и нейтрально заряженные (нейтроны) частицы. Опять
Если количество электронов (-) и протонов (+) одинаково, атом считается электрически нейтральным. Если больше электронов (-), тогда атом обладает отрицательным зарядом, а если больше протонов (+), тогда атом обладает положительным зарядом.
Так вот, разноименные заряды (плюс и минус) всегда притягиваются друг ко другу, а одноименные (плюс-плюс или минус-минус) — отталкиваются. И не нужно пугаться слов «положительный» и «отрицательный» заряд. Это просто названия, не имеющие под собой никакого основания. Раньше такие заряды назывались «стеклянными» и «смоляными». Затем их решили называть «положительными» и «отрицательными». Главный смысл — показать, что заряды бывают двух типов и они между собой как-то взаимодействуют.
Теперь немножко подправим наши часы, сделав их более похожими на батарейку смартфона. Для этого изолируем две чаши и в одну из них поместим отрицательные заряды, а в другую — положительные:
Слева находится множество отрицательных электронов, а справа — положительных ионов. Ион — это просто другое название для атома, который потерял или получил электрон. В нашем случае, он потерял электрон («минус») и заряжен положительно. Получается, слева избыток электронов, а справа — их недостаток.
Но в природе все стремится к равновесию, атомы «хотят» быть нейтральными. То есть, количество положительных зарядов должно соответствовать количеству отрицательных зарядов. Если мы соединим обе чаши проводником (проводом), электроны слева моментально начнут движение по этому проводу в правую чашу:
И в этот момент в проводе возникнет электрический ток, так как ток — это и есть движение электронов в одном направлении. Теперь можно этот провод провести через все компоненты смартфона. Электроны, проходя от отрицательной «чаши» к положительной, будут давать электрический ток. Соответственно, будет работать экран, динамики и другие компоненты.
Теперь представьте, что чаша слева — это одна сторона аккумулятора (минус), а чаша справа — другая (плюс) и ток течет от отрицательной стороны батарейки к положительной. Но наступит момент, когда количество электронов выровняется. Больше нет «плюса» и «минуса», так как атомы везде стали нейтральными, все лишние электроны присоединились к ионам и телефон полностью разрядился.
Если бы это была обычная батарейка, толку от нее больше не было бы. Но так как это аккумулятор, можно попытаться снова разделить атомы на положительные ионы и отрицательные электроны, собрав «минусы» на одной стороне аккумулятора, а «плюсы» — на другой. И весь процесс запустится по кругу.
Что такое амперы и вольты?
Вернемся к потоку электронов. Чем большее их количество протекает по проводу за 1 секунду, тем выше сила тока, то есть, тем больше ампер выдает аккумулятор. Заряд одного электрона ничтожно мал, соответственно, нужно очень много электронов, чтобы силы тока было достаточно для питания смартфона. Амперы — это и есть наш ток. Если не будет ампер, значит, нет и электронов, которые бы двигались в одном направлении. Соответственно, нет и электричества. Если говорить точно, тогда 1 ампер — это поток из 6240 квадриллионов электронов, протекающих за 1 секунду.
Теперь возьмем батарейку смартфона, на одной стороне которой собралось много отрицательных частиц (со знаком «минус»), а на другой — положительных (со знаком «плюс»). В результате мы получаем два потенциала, один из которых «хочет» избавиться от лишних электронов. Их слишком много, им мало места, они выталкивают друг друга (электроны с одинаковым зарядом отталкиваются). А на втором конце наблюдается сильная недостача электронов и атомы пытаются их притянуть. Так вот, разница между такими потенциалами («плюс» и «минус») называется напряжением и измеряется в вольтах. Чем больше с одной стороны свободных электронов и сильнее их недостача с другой стороны, тем выше напряжение.
Если сравнить течение тока с водой в трубке, тогда сила тока (амперы) — это количество воды в трубке, а напряжение (вольты) — это давление, с которым мы толкаем воду. Соответственно, сколько бы воды не было в трубке, если мы не можем ее протолкнуть — никакого тока не будет. Верно и обратное — если воды очень и очень мало, то с каким бы давлением мы не пытались ее вытолкнуть, большой мощности не будет. То есть, эта вода будет бесполезной, так как она не сможет сделать никакой полезной работы, например, вращать водяную мельницу. Нужно не только много воды, но и хорошее давление.
Итак, только что мы рассмотрели базовый принцип работы батарейки. Электроны из одной части аккумулятора по проводам перетекают в другую часть. Только на нашей картинке обе части находились на расстоянии друг от друга, а внутри смартфона — это цельная конструкция. Просто электроны не могут попасть с одной стороны (минус) на другую (плюс) напрямую, так как между ними стоит «барьер». Соответственно, нужно между этими частями «проложить мостик», по которому электроны моментально начнут движение. Таким мостиком является проводка внутри смартфона.
Принцип работы литий-ионного (Li-ion) аккумулятора
Все смартфоны уже давно используют исключительно один тип аккумуляторов — это литий-ионные батареи (Li-Ion). О них и поговорим подробнее.
Кто-то может возразить и сказать, что в его смартфоне установлен литий-полимерный (Li-Po или LiPo) аккумулятор, который гораздо лучше литий-ионного. В доказательство можно привести тысячи статей на всевозможных сайтах, включая самые авторитетные. Однако в реальности, «литий-полимерный» аккумулятор — это не более, чем маркетинговая уловка, не имеющая никакого отношения к твердотелым аккумуляторам. Подробнее об этом я упомяну чуть позже. На этом этапе будет непонятной разница между литий-ионной и литий-полимерной батарейкой.
Итак, главным действующим лицом в литий-ионных аккумуляторах, как следует из названия, является литий, а точнее, его ионы. У лития всего 1 электрон на внешней оболочке атома (то есть, на самой дальней и нестабильной орбите). Соответственно, такой электрон очень легко может оторваться, превратив атом в положительно заряженный ион (вспоминаем, электрон — это отрицательная частица и если ее оторвать, атом станет положительным). По этой причине литий в чистом виде легко вступает в реакцию.
Но если атом лития станет частью оксида металла (соединение химических элементов), тогда он будет достаточно стабильным. Схематически это можно отобразить так:
Свободные атомы лития (зеленые шарики) очень нестабильные и могут вступать в реакцию, теряя электрон, а те, что в структуре оксида металла (в основном используется кобальт) — достаточно стабильные. Когда атом лития нестабилен, он, как и все мы, стремится к стабильности, возвращаясь на место в оксид металла.
Теперь вспоминаем устройство батарейки. Литий-ионный аккумулятор состоит из двух «камер» или частей. Одна из них будет отрицательной (называется Анод), а вторая положительной — Катод. Как и в нашем примере, электроны из Анода (-) должны попасть в Катод (+). Но сделать это напрямую внутри аккумулятора они не могут, так как между анодом и катодом находится жидкий электролит (переносчик положительных зарядов).
В современных аккумуляторах, кажется, что нет никакой жидкости внутри. Но это только так кажется. Многие современные аккумуляторы используют полимер, смоченный электролитом или же специальный пористый разделитель (сепаратор) из полимера, пропитанного электролитом. Но это всё тот же жидкий электролит, просто немного в другом виде. А существуют настоящие литий-полимерные аккумуляторы, у которых сам полимер проводит литий, то есть, там вообще нет никакого жидкого электролита. Такие аккумуляторы не используются в смартфонах.
Итак, посмотрим на схему нашего аккумулятора:
Мы видим здесь две части батареи: минус (слева) и плюс (справа). Они разделены по центру сепаратором, пропитанным электролитом. В левой части (в аноде) между слоями графита размещаются атомы лития. Кристаллическая решетка графита позволяет легко задерживать атомы лития между слоями. То есть, литий в нем, как бы, «застревает» (это явление называется интеркаляцией). Сам графит не вступает ни в какие реакции, он просто служит своеобразными «полочками», на которых можно удобно разместить все ионы.
Справа от электролита (в катоде) находится оксид кобальта, который вступает в реакцию с литием.
Разрядка телефона
Атомы кобальта на катоде (плюсе) из-за химической реакции потеряли электроны и их заряд стал еще более положительным. В результате они хотят вернуть свои электроны, чтобы нейтрализовать заряд. А как мы помним, на аноде (минусе) в графите «застряло» много лития, который без проблем отдаст свой электрон.
Но эти электроны не могут пройти через электролит, чтобы соединиться с кобальтом (оксидом металла).
Аккумулятор подключается плюсом и минусом к контактам смартфона. Дорожка от одного контакта (-) проходит через все компоненты смартфона и доходит до второго контакта (+). Она и соединяет две части батареи.
Как только между анодом и катодом появляется путь, электроны на аноде отрываются от лития и устремляются по нему, чтобы примкнуть к положительно заряженному кобальту. А литий в это же время свободно проходит через электролит и встраивается в оксид кобальта.
По дороге электроны «заходят» во все компоненты смартфона, которые встречаются им по пути и заставляют их работать.
Еще раз хочу обратить внимание на то, что электроны не «тратятся», как, например, топливо. Электрон вышел из точки А и пришел в точку Б, а если по пути встретилась лампочка, то еще и ее «зажег», но сам при этом никуда не испарился.
Зарядка телефона
Когда весь литий перейдет через электролит от анода к катоду, больше не останется электронов, которые бы могли путешествовать по внешнему проводу (по электрической цепи). Теперь нам нужно провернуть обратный процесс, а именно, «перетянуть» литий из катода в анод.
Для этого мы прикладываем внешний источник питания «плюсом» к катоду батарейки (+) и «минусом» к аноду батарейки (-). Так как напряжение внешнего источника выше напряжения батарейки, происходит химическая реакция. От кобальта отрываются электроны и уходят в «розетку». При этом атомы лития также вылетают из оксида металла.
В то же время от блока питания на «минус» батарейки залетают электроны и эта часть аккумулятора становится всё более и более отрицательно заряженной. В результате положительные ионы лития проходят через электролит и на аноде (в графите) встречаются с электронами.
Теперь весь литий снова на аноде и когда зарядка будет прекращена, начнется обратный процесс — электроны устремятся к положительному кобальту через весь смартфон, а литий следом — через электролит:
На этой иллюстрации вместо буквы А в кружочке и находятся компоненты нашего смартфона. Также на анимации не показан электролит по центру. Оранжевые кружочки — это положительные ионы лития, а белые кружочки — это электроны.
Так можно ли полностью разряжать свой смартфон или оставлять его на зарядке на всю ночь?
Вы можете делать все, что вашей душе угодно. Но стоит помнить, что у любого действия есть свои последствия. Это может прозвучать очевидно, но именно заряд/разряд смартфона и сокращает его емкость. По этой причине существует такое понятие как цикл разряда/заряда.
Я думаю, вы не раз слышали о том, что смартфоны рассчитаны на определенное количество циклов заряда/разряда, например, 500 полных циклов. Apple на своем сайте заявляет, что если полностью зарядить iPhone до 100%, после чего разрядить его до 0%, тогда через 500 таких зарядок/разрядок, емкость аккумулятора снизится до 80%. В случае с Apple Watch количество циклов увеличено до 1000.
Многие пользователи знают об этом и всё пытаются понять, как злобный производитель подсчитывает эти циклы, снижая емкость их аккумулятора. Кто-то старается выяснить, что считается полным циклом и как можно обмануть смартфон, разряжая его не совсем до нуля или заряжая не совсем до 100%.
На самом же деле, никто не считает циклы, чтобы специально испортить батарейку. Понятие полных/неполных циклов заряда введено для удобства. А портит батарейку именно заряд/разряд.
Понимая все, что мы разобрали в статье, посмотрим, кто же портит наш аккумулятор. Итак, при зарядке литий проходит через электролит от плюса к минусу, то есть, от катода к аноду.
Теперь, когда начинается разрядка смартфона, обратно вернутся не все ионы лития. Кто-то из них погибнет по пути домой. Возвращаясь через электролит, на внешней границе происходит реакция, в которой участвуют органические вещества электролита, сам литий и его электроны. В результате такой реакции образуется тонкая пленочка на аноде под названием SEI (Solid Electrolyte Interface).
С одной стороны, она и защищает слой электролита от бомбардировки электронами, которые стремятся пройти через электролит вслед за ионами лития, но не могут. С другой же стороны, на ее образование уходит часть атомов лития. То есть, самого лития становится меньше. А значит, уменьшается и емкость батарейки. И с каждым новым циклом заряда/разряда этот слой (SEI) становится все толще. Рано или поздно это приведет к созданию барьера, через который литий уже не сможет переходить к графиту анода.
На катоде тоже происходит реакция — окисление электролита. Чем выше напряжение — тем быстрее это происходит. Соответственно, собирать большое количество лития на одном из полюсов и держать его в таком состоянии, приводит к более быстрой деградации аккумулятора.
Получается, когда вы ставите смартфон на ночь на зарядку, конечно же, BMS (система управления батареей) не позволит аккумулятору «перезарядиться», то есть, получить большее напряжение, чем он способен выдержать. И проблема совершенно не в этом.
Всю ночь аккумулятор вашего смартфона будет находиться в состоянии, при котором деградация батареи будет максимально ускоряться. То же касается и падения заряда ниже 15-20%. В этом случае, мы получаем ту же ситуацию, что и с полностью заряженным аккумулятором, только наоборот. На ускорение вредных процессов влияет также и температура батареи.
Таким образом, для максимального срока службы литий-ионного аккумулятора нужно не только не оставлять свой смартфон на зарядке на всю ночь, но и не заряжать его вовсе до 100%, как и не разряжать ниже 20%. Гораздо лучше для батареи зарядить смартфон дважды в день (от 30 до 80%), нежели один раз в сутки ставить его на зарядку на всю ночь. Аккумулятор прослужит дольше, даже если вы будете заряжать его 4 раза в день от 40 до 70%, нежели проходить полный цикл заряда/разряда.
К слову, бывают случаи, когда человек использует свое устройство очень редко, например, зеркальную камеру. И в связи с этим хочет максимально эффективно хранить батарейку, чтобы она не теряла емкость. В таком случае, лучше всего разрядить аккумулятор до 40% и поместить его в полиэтиленовый пакет. А сам пакет с батареей хранить в холодильнике (не морозилке) при температуре от 0 до 3°C.
Ниже в таблице вы можете увидеть зависимость деградации аккумулятора от уровня его заряда и температуры хранения через 1 год:
| Температура | 40%-уровень заряда | 100%-уровень заряда |
| 0°C | 98% | 94% |
| 25°C | 96% | 80% |
| 40°C | 85% | 65% |
| 60°C | 75% | 60% через 3 мес. |
Надеюсь, вам понравилась первая часть из нашей новой серии, а во второй мы поговорим о беспроводной зарядке.
Алексей, главный редактор Deep-Review
P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на наш научно-популярный сайт о мобильных технологиях, чтобы не пропустить самое интересное!
Время автономной работы — важный аспект, на который мы обращаем внимание при выборе нового смартфона. Ведь возможность проработать полтора-два дня без подключения к розетке — весомый довод в пользу того или иного аппарата. Но такие показатели сегодня демонстрируют далеко не все гаджеты. Разбираемся, каким образом работают аккумуляторы в современной технике, каких типов могут быть батареи в них, а также вспоминаем простые правила, которые позволят сохранить целостность аккумулятора смартфона, планшета или ноутбука дольше.
Как вообще работают аккумуляторы и каким образом с этим помогают песочные часы
Литийионные аккумуляторы — самые распространенные. Они применяются практически во всей мобильной технике — от ноутбуков со смартфонами и планшетами до геймпадов игровых консолей. И да, сразу разрушим устоявшийся миф о том, что новый телефон сперва стоит полностью разрядить, потом восполнить энергию до 100%, после чего им можно пользоваться.
Очевидно, что это не так — во всяком случае для современной техники. Подобные манипуляции еще каким-то образом можно оправдать в отношении железоникелевых или никелево-металлогидридных аккумуляторов, для которых так называемый эффект памяти был актуален: это было обусловлено материалами, которые применялись в их внутренней структуре. Но для литийионных батарей эти правила не действуют (ну или почти не действуют).
Но обо всем по порядку. Все аккумуляторы работают за счет химических реакций по обмену электронами между атомами. Если упростить, одно вещество отдает другому электроны, и во время подобного обмена выделятся энергия. Так что утверждать, пусть и на бытовом уровне, что аккумуляторы (те же пауэрбанки) являются простыми «хранилищами» энергии, заполняемыми до предела, не до конца верно.
Более уместный пример — песочные часы, в которых вместо песка как раз используются электроны. Вспоминаем школьный курс физики: электроны — это составная часть атомов. Последние состоят из ядра, включающего нейтроны и протоны, и вращающихся возле них электронов.
Важно упомянуть: электроны — это отрицательно заряженные частицы, протоны — положительно заряженные, нейтроны — нейтрально заряженные. И такие «положительные» и «отрицательные» частицы постоянно стремятся к равновесию, то есть притягиваются друг к другу. Вот и получается (в суперупрощенном виде), что в условных песочных часах в одной половине находятся «плюсы», а в другой — «минусы». И в процессе их перемещения возникает электрический ток.
Если бы мы говорили про простую батарейку, процесс был бы необратим. То есть в какой-то момент частицы пришли бы в равновесное состояние (нейтральное), и энергия бы больше не возникала. Но в аккумуляторе можно попытаться заново разделить атомы на положительные ионы и отрицательные электроны — по сути, перегнать «плюсы» и «минусы» в свои части весов. Другими славами, запустить весь процесс заново.
Если говорить техническим языком, в литийионном аккумуляторе есть два электрода: положительный и отрицательный, катод и анод. Популярным материалом для «минуса» выступает графит, для «плюса» — оксид кобальта. В графите заключены атомы лития, которые оксид кобальта стремится притянуть. Этому мешает жидкий электролит, переносящий только положительный заряд.
Аккумулятор подключается к системной плате «плюсом» и «минусом» к соответствующим контактам, и в этот момент между катодом и анодом электроны лития выскальзывают из ловушки и через все компоненты устройства идут к кобальту (вот и электрический ток). Тем временем потерявший электрон литий становится положительным ионом и проходит через электролит, встраиваясь в оксид кобальта.
В общем, суть остается неизменной: при подключении к внешнему питанию в аккумуляторной батарее стартует химическая реакция по возвращению электронов и лития в графитовый анод (то есть на «минус»). Так и происходит процесс зарядки девайсов.
Похоже, литийионные аккумуляторы с нами надолго
У нас уже выходил отдельный материал, в котором подробно рассказывалось о перспективах развития «аккумуляторного дела», с приходом инноваций в который емкость аккумуляторов кратно увеличится при сохранении их размеров, опасность возгорания (об этом подробнее немного позднее) снизится, да и заряжаться такие батареи смогут за секунды.
Кажется, до таких радужных перспектив прогрессу еще далеко. Во всяком случае о прорывных «батарейных» технологиях со схожими свойствами, которые применялись бы в бытовом плане, а не в узкоспециализированном, пока говорят мало. Есть несколько экспериментальных вариантов, обещающих улучшить эффективность аккумуляторных батарей, но пока речь там идет только о предсерийных образцах без массовых сборочных линий.
Кобальт — наше все? И при чем тут Конго
Но и литийионных аккумуляторов существует несколько разновидностей. Да, в смартфонах и другой мобильной технике чаще всего применяются описанные выше батареи с «сердцевиной» из графита и кобальта — вероятно, сейчас вы просматриваете этот материал с устройства с именно такой батареей. Но с кобальтом в последнее время не все так просто.
Порядка 60% разведанных запасов кобальта находятся в Конго, куда менее обширные запасы разбросаны по планете — например, на территории Австралии, на Кубе, Филиппинах, есть месторождения в США, России, Китае, Канаде, Казахстане, Франции. Но основная проблема заключается в том, что запасы конечны. А с учетом быстрорастущего рынка электромобилей истощение происходит еще стремительнее. Несколько лет назад Китай даже попытался установить контроль над мировыми поставками кобальта (основные мощности по переработке кобальта находятся именно там): настолько ценным является ресурс.
В такой ситуации цены на него растут. В сети утверждают, что кобальт обходится едва ли не вдвое дороже никеля, в 15 раз дороже алюминия и в 1000 раз дороже марганца. Но есть альтернативы: на сегодня известно о шести типах литийионных аккумуляторов, которые различают по материалу катода:
- литий-кобальтовые;
- литий-марганцево-оксидные;
- литий-никель-марганец-кобальт-оксидные;
- литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные;
- литий-железо-фосфатные;
- литий-титанат-оксидные.
Некоторые варианты после литий-кобальтовых аккумуляторов выглядят перспективнее. Одни выдерживают больше циклов «перезаписи» электронов, то есть циклов перезарядки, другие способны работать в более широких температурных диапазонах, а еще они долговечнее. Но опять же, несмотря на все преимущества в сравнении с «чисто кобальтовыми» аккумуляторными батареями, производство тех же литий-титанатных вариантов (по сути, самых продвинутых) обходится еще на порядок дороже. Поэтому их используют в лучшем случае в каких-нибудь общественных установках — например, в электробусах.
Иногда ставят на литий-никель-марганец-кобальт-оксидные аккумуляторы (укороченное название — NMC). Они более энергоемкие, выдерживают порядка 2 тыс. циклов перезарядки (кратно больше, чем у литий-кобальтовых) и могут работать в широких температурных диапазонах (за счет чего их любят производители электрокаров). Но, похоже, массовости в микроэлектронике у технологии пока нет — во всяком случае о планах какой-либо из крупных компаний установить подобные батареи в смартфоны информация почти отсутствует. Вероятно, все из-за того, что некоторые модификации NMC-аккумуляторов вполне стабильны, а другие, с чуть измененными характеристиками — уже не настолько (из-за окисления). Хотя это только теория.
Почему аккумуляторы взрываются?
Итак, литий-кобальтовые аккумуляторы, во всяком случае в гаджетах, пока главенствуют. Но довольно часто появляются новости, что смартфоны воспламеняются едва ли не в руках у пользователей. Получается, технология опасна?
На самом деле чаще всего дело во вспламенившейся батарее (причем именно кобальтового типа). Такое может произойти при физическом повреждении самого аккумулятора (скажем, если смартфон упал с высоты) или перегреве. Последнее случается, когда в процессе зарядки поступающее напряжение продолжает поддерживать химическую реакцию (вспоминаем про стремящиеся друг к другу катоды и аноды), даже если аккумулятор уже поврежден или есть сбои в контроллере питания.
Один участок становится слишком горячим, электролит нагревает компоненты батареи, ее корпус трескается. Важно понимать: мини-взрывы случаются крайне редко, чаще всего аккумулятор просто вздувается. Ситуацию можно сравнить с падениями самолетов: каждый раз подобное вызывает небывалый резонанс, однако в целом авиатранспорт считается одним из самых безопасных. Однако если попытаться воздействовать на такую «битую» батарею самостоятельно, заранее не обесточив другие компоненты, то девайс действительно может воспламениться и причинить вред. Таким образом, при первых признаках вздутия несите телефон (планшет, ноутбук, другой гаджет) в сервис.
Есть мнение, что к подобным «перегревам» приводят блоки питания с повышенной мощностью, которые начали распространяться в последние несколько лет. Но подтверждения этой версии отсутствуют. На самом деле до сих пор до конца не понятно, насколько сильно ускоренная зарядка влияет (или не влияет) даже на основные характеристики аккумулятора вроде скорости его износа.
В целом если пользоваться смартфоном или другим «умным» устройством по два-три года, то разницу в скорости деградации аккумулятора заметить вряд ли получится. А после этого срока вы, вероятно, либо уже купите другой телефон, либо просто замените в своем устройстве батарею (более демократичный по цене вариант).
Советы, как заряжать смартфон правильно (и стоит ли этим заморачиваться)
Об этом у нас также выходил отдельный материал. Напомним основные тезисы и добавим кое-что новое.
- Правильнее всего заряжать смартфон в пределах 20—80% емкости аккумулятора. Это обеспечивает оптимальные условия для долголетия батареи. Это понимают и сами производители: многие современные модели изначально настроены так, чтобы они заряжались до 80% и только потом, поняв, что девайсом в это время не пользуются, на более низкой скорости восполняли запас энергии до 100%. Это касается и ноутбуков.
- Можно ли оставлять телефон (или другой «умный» гаджет) на зарядке на всю ночь? Можно. Что в самом устройстве, что в адаптере питания устанавливаются уже упоминавшиеся контроллеры питания, не позволяющие принять больше энергии, чем необходимо. Правда, по этой причине стоит использовать только фирменные либо сертифицированные адаптеры питания. В «серых» блоках, продающихся в условном переходе, контроллеров просто может не оказаться — тогда появляется теоретическая опасность описанного выше возгорания.
- Можно ли пользоваться телефоном во время подзарядки? Прямых ограничений нет, но есть нюанс. В теории лучше отказаться от запуска «тяжелых» программ вроде AAA-игр, и так нагревающих внутренние компоненты устройства. Во время подзарядки батарея также нагревается, и при неудачном стечении обстоятельств может случиться общий перегрев. Но опять же: если аккумулятор механически не поврежден, риски возгорания минимальны. Просто такой подход усиливает естественную деградацию батареи.
- А беспроводная зарядка может как-то навредить? Не больше, чем проводная — опять же если используются сертифицированные зарядные устройства. Никакой корреляции между беспроводным способом восполнения энергии и проводным с точки зрения безопасности не замечено. Скорее всего, по «беспроводу» процесс займет немного больше времени.
- Пункты выше кажутся слегка чрезмерными? Основная мысль такая: скорее всего, естественная деградация аккумулятора устройства (обычно современные аппараты рассчитаны на 500 таких полных циклов) произойдет быстрее, чем пользователь успеет навредить батарее режимами вроде ускоренной подзарядки. Легче через пару-тройку лет заменить батарею на новую, когда после 500 таких циклов емкость снизится примерно до 80%.
Читайте также:
- Закон Мура устарел, а Apple совершила революцию. Вот как работает процессор в вашем компьютере
- Почему смартфоны так хорошо снимают и днем, и ночью? Что такое вычислительная фотография и почему за ней будущее
Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!
Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро
Перепечатка текста и фотографий Onlíner без разрешения редакции запрещена. ng@onliner.by