Батарея смартфона. Часть 1. Как она работает и как правильно заряжать свой телефон
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
Аккумуляторные батареи для мобильных телефонов
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:
- Никель-кадмиевые (NiCd) (nickel cadmium)
- Никель-металл гидридные (NiMH) (nickel metal-hydride)
- Литий-ионные (Li-Ion) (lithium ion)
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.
| 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.
Батареи в мобильных устройствах: Все, что нужно знать
Рассказывам об особенностях устройства батарей в мобильных девайсах.
Миллионы людей во всем мире являются активными пользователями мобильных устройств. Это плоды гигантской, мультимиллиардной индустрии, раз и навсегда изменившей наш образ жизни. Маленькие и не очень, функциональные и простые, дорогие и дешевые мобильные телефоны, планшеты и ноутбуки объединяет один фактор — все они используют для работы заряд батарей. Без них, все эти девайсы превратились бы в куски пластика, метала и текстолита, неспособные прожить и минуты без розетки.
Батареи внутри вашего мобильного устройства представляют собой чудеса химической инженерии — они способны накапливать огромный заряд энергии, способный поддерживать работоспособность устройств на протяжении часов. Как же они устроены?
Большинство современных мобильных устройств используют литий-ионные (или Li-ion) батареи, состоящие из двух основных частей: пары электродов и электролита между ними. Материалы, из которых сделаны эти электроды, варьируются (литий, графит и даже нанопровода), но все они полагаются на химические процессы в основе которых стоит литий.
Это химически активный метал, что подразумевает его способность вступать в реакцию с другими элементами. Чистый литий настолько активен, что воспламеняется под воздействием воздуха, поэтому большинство батарей используют его более безопасную разновидность, именуемую литий оксид кобальта.
Между двух электродов находится электролит, в роли которого обычно выступает жидкий органический растворитель, способный пропускать ток. Когда литий-ионная батарея заряжена, молекулы литий оксид кобальта удерживают электроны, которые затем высвобождаются, когда ваш телефон работает.
Литий-ионные батареи являются наиболее распространенными, потому что могут накапливать большой заряд при малом размере. Это измеряется по шкале плотности энергии на единицу массы. Для литий-ионной батареи этот показатель равен 0,46–0,72 МДж/кг. Для сравнения, у Никель-металл-гидридного аккумулятора (Ni-MH) он равняется 0,33 МДж/кг. Иными словами, литий-ионные батареи меньше и легче, чем другие типы аккумуляторов, что подразумевает более компактные девайсы с более продолжительной «живучестью» от одного заряда.
Емкость аккумулятора
Емкость батареи измеряется в миллиампер-часах (мАч), что означает какое количество энергии сможет выдать аккумулятор за конкретный промежуток времени. К примеру, если емкость батареи равна 1000 мАч, то она сможет предоставить вам 1000 миллиампер на протяжении 1 часа. Если ваш девас будет потреблять 500 миллиампер в час, то проработает он уже 2 часа.
Однако понятие «живучести батареи» чуть сложнее, вышеописанного принципа, так как потребление энергии варьируется в зависимости от того, какие задачи девайс выполняет. Например, если у него включен экран, работает антенна сотовой связи, а процессор загружен тяжелой работой, то девайс будет потреблять больше энергии, чем когда экран выключен, а процессор и антенна находятся в режиме ожидания.
Именно поэтому не нужно слепо полагаться на заявленные производителем показателям автономности работы — производитель может выдавать эти цифры с учетом основе яркости экрана, без включения некоторых функций, как-то Wi-Fi или GPS. Стоит отметить, что Apple в этом отношении действует более честно, указывая «живучесть» устройства на основании выполнения конкретных задач. Если вам любопытно сколько энергии поглощает iPhone в том или ином режиме работы, советуем воспользоваться специальным приложением Battery Life Pro.
Контроль за потоком энергии
Так как у литий-ионных батарей имеется тенденция к возгоранию, они должны быть подвержены тщательному контролю. Производители батарей достигли этого путем включения специального контроллера, который следит за силой тока. В итоге, каждый аккумулятор содержит внутри маленький компьютер, который предотвращает слишком быструю разрядку и потерю заряда до опасно низкого уровня. Этот компонент также регулирует силу тока во время зарядки, понижая его по мере того, как заряд батареи приближается к максимальной отметке, чтобы избежать чрезмерной зарядки.
Именно поэтому, полностью разряженный девайс, поставленный на подзарядку, греется в этом процессе намного сильнее, чем лишь немного разряженный.
Будущее аккумуляторов
Технологии по производству батарей не стоят на месте — множество исследовательских лабораторий по всему миру исследуют новые технологии, способные заменить литий, а также новые походы по созданию литий-ионных батарей. Среди новых технологий, много работы было проделано с супер-конденсаторами, в которых батарея хранит энергию в форме электричества, а затем высвобождает ее подобно вспышке на фотоаппарате.
Супер-конденсаторы заряжаются намного быстрее, так как в этом процессе практически не задействованы химические реакции, но современные представители такого рода накопителей способны отдавать заряд лишь короткими порциями, что является противоположностю тому, что требуется для большинства мобильных устройств.
Топливные элементы на основе водорода, тоже являются альтернативой существующим батареям. Система топливных элементов от Nectar, представленная на недавней CES, использует десятидолларовый картридж, способный питать мобильный телефон до двух недель. Однако топливные элементы все еще слишком велики, чтобы поместится в телефоне — та же система от Nectar просто подзаряжает литий-ионную батарею, а не заменяет ее.
А вот сера вполне может занять место внутри литий-ионных батарей. Ученые из Стэндфордского Университета недавно представили нанотехнологию по включению серы в химический состав батареи, что увеличило ее емкость в пять раз, а также увеличило срок службы. В то же время, эта технология находится пока на ранней стадии развития и не выйдет на рынок в ближайшие несколько лет.
P.S. Аккумуляторы в мобильных устройствах, равно как и обычные батарейки, требуют определенной утилизации — просто так выбрасывать их в мусорный бак нельзя. Поэтому рады напомнить вам, что iLand готов взять на себя утилизацию отживших свое элементов питания. Просто принесите их к нам в офис, а об остальном мы позаботимся!
Аккумуляторные батареи для телефонов: справочная информация
Литий-ионнные, никель-кадмиевые или никель-металл гидридные? У каких — срок самый длительный срок службы? Какие — наиболее безопасны? Вопросов очень много. Ответим на них в этой статье.
Если ваш телефон мало держит заряд (быстро разряжается), то вы сможете купить новый аккумулятор в нашем интернет-магазине. В нашем каталоге представлены батареи для большинства современных моделей телефонов. Низкие цены, доставка, гарантия.
У нас можно купить
Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы
Самый популярный вид аккумуляторов, получивший широкое применение в начале 90-х годов, когда японская компания Sony представляет миру первые источники питания с перезаряжаемой функцией.
О технологии
Устройство литий-ионных аккумуляторов составляют:
- анод, представленный углеродом с пористой структурой на медной фольге;
- катода, выполненного из оксида лития на алюминиевой фольге.
Эти два элемента разделяются сепаратором в виде полипропилена, который обычно пропитывается электролитом, являющимся проводником. Электроды подключены к токосъемникам. Некоторые аккумуляторы имеют дополнительный предохранительный клапан, при необходимости сбрасывающий внутреннее давление. Вся конструкция находится внутри герметичных пластин, которые впоследствии укладываются в прямоугольную форму.
Технические характеристики
Параметры литий-ионных аккумуляторов могут немного отличаться в зависимости от вида и химического состава:
- энергетическая емкость — 110-280 Втч/кг;
- число зарядно-разрядных циклов при объеме емкости в 80% — 600-700;
- внутреннее сопротивление — 4-15 мОм/Ач;
- напряжение одного элемента — 2,5-4,2 В.
Показатели саморазряда зависят от температурных значений и степени заряда. Если заряд 100%-ный, а температура оптимальна, то саморазряд в течение месяца составит в среднем 1,5%. Быстрая зарядка занимает около часа.
Плюсы/минусы
Литий-ионные аккумуляторы обладают следующими достоинствами:
- высокий уровень энергоплотности;
- большое количество зарядно-разрядных циклов;
- долгий эксплуатационный срок;
- отсутствие «эффекта памяти»;
- износоустойчивость к высоким и низким температурным режимам.
Однако стоит обратить внимание и на недостатки, которые заключаются в повышенной чувствительности аккумуляторов к резким перепадам температурных режимов и смене напряжения. Также батареи на основе лития не рекомендуется полностью разряжать в процессе эксплуатации.
Как откалибровать
Чтобы литий-ионный аккумулятор функционировал в оптимальном режиме, следуют выполнить следующие действия:
- мобильное устройство разряжается до нуля, после чего должен самостоятельно отключиться;
- вновь ставится на зарядку до появления зеленого индикатора;
- телефон вновь отключается от зарядки и снова подключается к ней на час.
Такие манипуляции позволят держать полноценный заряд. В рамках профилактики процедуру рекомендуется проводить раз в полгода.
Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы
Представляют собой тип перезаряжаемых батарей, в основе которых используются гидроксид оксида никеля и металлический кадмий, выступающих в роли электродов. Первые образцы были изобретены в 1899.
О технологии
Внутреннее устройство никель-кадмиевых аккумуляторов базируется на двух электродах, имеющих положительное и отрицательное значения, которые разделены между собой сепаратором. Электроды полностью находятся в электролите на основе щелочи, а вся конструкция находится внутри герметично закрытого металлического корпуса. В качестве щелочного электролита выступает гидроксид калия, который не имеет запаха и является абсолютно безопасным при взрывах и пожарах.
Технические характеристики
Никель-кадмиевые аккумуляторы отличаются следующими техническими параметрами:
- разрядное напряжение одного элемента — 0,9-1 вольт;
- минимальные показатели напряжения элемента — 1,2 v;
- напряжение полного заряда — 1,5-1,8 вольт;
- оптимальная температура для функционирования — от -50 до +40 градусов;
- количество зарядно-разрядных циклов — 100-1000;
- саморазрядный уровень — 8-30% в течение первого месяца использования при условии полной зарядки.
Средний эксплуатационный срок таких батарей составляет 10 лет.
Плюсы/минусы
Плюсы никель-кадмиевых аккумуляторов заключаются в:
- устойчивости к экстремальным температурам;
- возможности продолжительного хранения в разряженном состоянии;
- большом количестве зарядно-разрядных циклов;
- взрывной и пожарной безопасности;
- низкой стоимости.
Среди недостатков особенно стоит отметить:
- высокие показатели саморазряда;
- наличие «эффекта памяти», что обязательно требует полного разряда;
- низкий уровень энергоплотности.
Еще одним минусом данного типа мобильных батарей является высокая токсичность компонентов, по причине чего их не рекомендуется просто выбрасывать в мусор. Требуется утилизация.
Как откалибровать
Калибровка никель-кадмиевых аккумуляторов стандартная и заключается в их полном разряде с последующей зарядкой до 100%. С целью восстановления максимальной емкости процедуру можно повторить несколько раз. При отсутствии возможности калибровки посредством разряда и заряда можно воздействовать на аккумулятор короткими импульсами тока в течение нескольких секунд. Такой способ избавляет компоненты батареи от внутреннего замыкания.
Никель-металл гидридные (NiMH) аккумуляторы
Представляют собой химические источники тока, в которых анод представлен водородным металлогидридным электродом, а катод — оксидом никеля. В роли электролита выступает щелочь гидроксида калия. Были изобретены в середине 20-го века с целью борьбы с недостатками, которыми обладали никель-кадмиевые батареи.
О технологии
Никель-металл гидридные аккумуляторы, используемые в мобильных телефонах, имеют форму призмы, в которой положительные и отрицательный электроды имеют поочередное размещение. Как и в других видах батарей они разделены сепаратором, который чаще всего выполнен из нетканого полиамида или полипропилена, обработанных смачивателем. Вся конструкция помещена в корпус из металла или пластика, закрытого герметичной крышкой. В крышке обычно устанавливается клапан или датчик давления.
Технические характеристики
Технические параметры никель-металл гидридных аккумуляторов зависят от обработки сплава отрицательного электрода, состава и структуры компонентов:
- энергоплотность — 60-120 Втч/кг;
- внутреннее сопротивление — 200-300 мОм/Ач;
- число зарядных и разрядных циклов при 80% емкости — 300-500;
- минимальное значение напряжения — 1,25 В.
Показатели саморазряда зависят от температурных значений и степени заряда. Если заряд 100%-ный, а температура оптимальна, то саморазряд в течение месяца составит в среднем 30%. Быстрая зарядка может длиться от 2 до 4 часов.
Плюсы/минусы
Главными достоинствами никель-металл гидридных аккумуляторов являются:
- экологичность, достигающаяся за счет использования минимального количества токсичных компонентов;
- увеличенная емкость;
- отсутствие «эффекта памяти», что исключает необходимость постоянно выполнять полный разряд и заряд батареи.
Наряду с этим, имеются и недостатки:
- значительное снижение емкости после 300 циклов, что отрицательно сказывается на сроке эксплуатации;
- взрывоопасность и возгорание;
- выделение тепла в процессе зарядки, что требует применения специальных реле или предохранителей.
Также такие аккумуляторы имеют склонность к повышению саморазряда, причиной чему является реакция водорода с оксидно-никелевым электродом.
Как откалибровать
Чтобы аккумулятор работал исправно и долго, рекомендуется регулярно разряжать устройство до 0,801 вольта с последующей полной зарядкой батареи. Если аккумулятор находился в бездействии продолжительное время, то таких циклов перезарядки необходимо выполнить пару-тройку раз. С целью сохранения исправной работы батареи калибровку рекомендуется производить раз в месяц.
Ответы на популярные вопросы
Если по какой-то причине остались вопросы про аккумуляторы на мобильных телефонах, то ниже приведены ответы на наиболее частые из них.
Какой тип аккумулятора более распространен на рынке мобильных телефонов на данный момент?
Литий-ионные — самый распространенный вид аккумуляторов, обладающий стандартным набором функций, необходимых для исправной работы мобильных устройств.
Сколько лет можно хранить аккумулятор для телефона?
При правильном хранении с соблюдением условий, приближенных к идеальным, литий-ионные батареи могут храниться до 5 лет. Это их максимальный срок хранения.
Что такое «память» аккумулятора?
Под памятью аккумулятора понимается снижение емкости батареи по причине ее неправильной эксплуатации. Пример: аккумулятор постоянно заряжался при неполном разряде. После определенного количества таких зарядов батарея запомнит уровень неиспользуемой емкости и впоследствии будет разряжаться только до этого уровня.
Что портит состояние аккумулятора?
Отрицательно сказаться на состоянии аккумулятора могут:
- полная разрядка телефона;
- зарядка при слишком высоких или низких температурах;
- использование устройства, находящегося на зарядке;
- использование неродного зарядного устройства.
Также не рекомендуется злоупотреблять зарядкой смартфонов по ночам.
Можно ли заряжать телефон до 100%?
Литий-ионные аккумуляторы выдерживают около 550 циклов полной зарядки. Однако для увеличения срока службы батареи рекомендуется заряжать ее пару раз в течение дня от 20 до 80%.
Нужно ли разряжать телефон в ноль?
Доводить полного разряда телефона до нуля не рекомендуется, поскольку в начале его зарядки возможно резкое повышение температуры, что опасно воспламенением или разрывом корпуса. Оптимально заряжать устройство по достижению им 40%.
Что лучше быстрая или медленная зарядка телефона?
Медленная зарядка полезнее для «здоровья» батареи. Чем быстрее заряжается аккумулятор, тем короче срок его службы.
Почему нельзя ставить телефон на зарядку на ночь?
По причине безопасности ставить телефон на зарядку в течение ночи не рекомендуется. Есть риск возникновения короткого замыкания, что чревато возгоранием устройства.