О том, как функция быстрой зарядки смартфонов приводит к быстрому износу аккумуляторов и преждевременному выходу их из строя. Какие физические процессы в аккумуляторах являются этому причиной. И как этого избежать.
1 июля 2023, суббота 06:36
НиколайНикифоров [ ] для раздела Блоги
реклама
За пост начислено вознаграждение
Современные смартфоны имеют функцию быстрой зарядки, благодаря которой разряженный в нуль аккумулятор может полностью зарядиться буквально за 30 – 40 минут. В свое время маркетологи неистово верещали о преимуществах этой функции, которые столь очевидны, что оспорить их просто невозможно. Но о побочных негативных эффектах этого «лекарства» они сознательно умалчивали, а они есть, и достаточно серьезные. Чтобы разобраться, какую опасность может нести режим «быстрой зарядки» очень кратко расскажу об устройстве и принципе работы аккумуляторов ваших смартфонов, планшетов и других девайсов.
Всё о вреде Быстрой Зарядки. Как продлить жизнь Смартфона?
Во всех современных девайсах, будь то ноутбуки, фотоаппараты, планшеты, смартфоны, используются литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы.
реклама
Устройство Li-ion аккумулятора
рекомендации
RTX 4080 Gigabyte Gaming дешево в Регарде
RTX 3070 за 40тр c началом
4070 Ti Gigabyte за 80 тр в Регарде
13900K в Регарде дешевле чем при курсе 60
Ищем PHP-программиста для апгрейда конфы
MSI 4060 Ti за 44 тр в Регарде
13600K за 30 тр в Регарде
Конструктивно Li-ion аккумулятор состоит из герметичной колбы, которая имеет предохранительный клапан (но не всегда) для стравливания избыточного давления из аккумулятора, возникающего из-за газовыделения при интенсивном разряде или заряде. В колбе размещаются два электрода, «плюс» и «минус». Они разделены пористым сепаратором пропитанным электролитом.
реклама
var firedYa28 = false; window.addEventListener(‘load’, () => < if(navigator.userAgent.indexOf(«Chrome-Lighthouse») < window.yaContextCb.push(()=>< Ya.Context.AdvManager.render(< renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-2368565-28’, blockId: ‘R-A-2368565-28’ >) >) >, 3000); > > >);
Сепаратор исключает непосредственное соприкосновение разноименных электродов, а электролит является непреодолимой преградой для электронов и с легкостью пропускает ионы. Это свойство электролита, а также способность атомов лития легко терять электроны, становясь ионами, и позволяют аккумулятору отдавать энергию при разряде и накапливать ее при заряде.
Положительный электрод как раз и состоит из оксида лития нанесенного на алюминиевую фольгу, а отрицательный электрод из пористого графита, нанесенного на медную фольгу. В обоих случаях фольга исполняет роль проводника тока.
Как происходит зарядка Li-ion аккумулятора
Сначала зарядим аккумулятор. Для этого необходимо подключить внешний источник питания к клеммам аккумулятора. К электроду из оксида лития подключаем «плюс» источника питания, а к электроду из графита «минус».
Быстрая зарядка убивает? Как и чем правильно заряжать смартфон?
реклама
При этом источник питания «плюсом» начинает «вытягивать» электроны из оксида лития и «перекачивать» их через себя в графитовый электрод, где электроны равномерно размещаются в его слоях. Одновременно с этим атомы лития, оставшиеся без электронов, становятся ионами и под действием электрического поля источника питания устремляются через сепаратор также к графитовому отрицательному электроду. После того, как все электроны и ионы лития переместятся в графит, заряд аккумулятора будет окончен. Причем графитовый электрод в химической реакции не участвует, а является своеобразным «складом» для хранения электронов и ионов.
Как происходит разряд Li-ion аккумулятора
Теперь разрядим аккумулятор. Для этого подключим к его клеммам нагрузку, например лампу.
реклама
Электроны при этом, находящиеся в избытке в слоях графитового электрода начинают через нагрузку перетекать в оксидно-литиевый электрод, создавая в цепи электрический ток. Одновременно туда же перемещаются через сепаратор и ионы. Они захватывают электроны и в виде оксида лития накапливаются на электроде. Когда все ионы и электроны переместятся в оксидно-литиевый электрод, разряд будет окончен.
Как разрушаются Li-ion аккумуляторы при «быстрой зарядке»
Так почему же «быстрая зарядка» убивает аккумуляторы. Дело в том, что эта функция использует повышенный ток зарядки, который закачивает в аккумулятор некоторое количество энергии значительно быстрее, чем в режиме стандартного заряда. А Li-ion аккумуляторы очень чувствительны к повышенному току зарядки.
Он заставляет ионы перемещаться к графитовому электроду с гораздо большей скоростью, чем при стандартном токе. Это приводит к тому, что за единицу времени количество ионов добравшихся до графитового электрода становится значительно больше, чем электрод может полноценно «усвоить».
Полноценное «усвоение» заключается в неспешном, равномерном размещении ионов между слоями графита по всему объему электрода. Так вот, при большом количестве ионов они не будут успевать проникать вглубь электрода, и будут скапливаться на его поверхности.
Это приведет к тому, что к «застрявшим», неподвижным ионам будет прикладываться энергия, которая превратит их в нейтральные атомы лития. Они осаждаются на электродах в виде гранул металла, и в дальнейшем не принимают участия в работе аккумулятора. Это происходит при каждом цикле зарядки, и остаточная емкость аккумулятора будет быстро уменьшаться. Этот процесс необратим и называется «литиевое осаждение».
В среднем постоянное использование «быстрой зарядки» уменьшает ресурс аккумуляторов, выражающийся в циклах заряда/разряда на 30 – 40% относительно режима стандартного заряда. Этот факт пришлось признать таким известным компаниям, как Samsung и Apple.
Кроме того быстрая зарядка значительно увеличивает риск взрыва аккумулятора с фейерверком.
Это может произойти из-за сильного увеличения температуры аккумулятора вплоть до плавления в нем лития. И из-за интенсивного выделения газов при нагреве, которые не будут успевать выводиться через предохранительный клапан и разорвут корпус аккумулятора.
Причиной нагрева и газообразования является то, что каждый аккумулятор имеет внутреннее паразитное сопротивление и проходящий через него зарядный или разрядный ток приводит к нагреву этого сопротивления, то есть аккумулятора. И чем больше будет ток, тем сильнее будет нагрев и интенсивней газообразование. В конце концов, аккумулятор и не выдерживает такого издевательства.
Многие скажут, что это ерунда. Что производители не дураки, они все рассчитывают, все проверяют по сто раз и испытывают по пятьсот раз. Процесс заряда и разряда контролируются суперконтроллерами, которые не позволят аккумулятору войти в опасный режим и «сдетонировать».
Но я скажу, что это не так. Есть масса фактов отзывных компаний производителями целых линеек моделей смартфонов из-за выявления в них опасных инженерных просчетов приводящих к взрывам и возгораниям аккумуляторов. А сколько людей получили ожоги, сколько сгорело квартир, домов.
Один из известных примеров – это многострадальный самовоспламеняющийся смартфон Samsung Galaxe Note 7, несколько отстающий от него в антирейтинге iPhone 6 и некоторые другие. Уж эти факты вы не сможете отрицать. Поэтому будьте осторожнее.
Как избежать беды
Использовать постоянно режим «быстрой зарядки» не стоит. Если вы никуда не спешите, и у вас есть достаточно времени для зарядки смартфона, например вся ночь, когда вы ложитесь спать, то стоит использовать режим стандартной зарядки. Этим самым вы увеличите срок службы аккумулятора и сведете к минимуму вероятность его разрушения со спецэффектами. Но если вы, например, спешите в аэропорт на авиарейс, и у вас есть только час времени на зарядку смартфона, то в этом случае режим быстрой зарядки оправдывает свои риски. И даст возможность очень быстро зарядить смартфон.
Во многих смартфонах доступно программное отключение режима «быстрой зарядки», его можно найти в «Настройки» – «Батарея» – «Быстрая зарядка» и отключить ее, а при необходимости включить.
В разных моделях путь к управлению режимом «быстрой зарядки» может несколько отличаться. Если в смартфоне нет возможности программного отключения, тогда можно просто воспользоваться менее мощным блоком питания.
Пишите в комментариях, пользуетесь ли вы режимом «быстрой зарядки». И ощутили ли вы снижение срока службы аккумулятора вашего смартфона от ее использования.
За пост начислено вознаграждение
Источник: overclockers.ru
Вредна ли быстрая зарядка: SEI, дендриты, износ и циклы
Одни твердят, что заряжать устройство быстрой зарядкой плохо, другие поучают не беспокоиться — «всё хорошо», призывают не верить интернету. Где же правда?
Предлагаем поставить точку в вопросе вреда быстрой зарядки раз и навсегда с использованием научных фактов и практических исследований.
Для этого мы обратились к работам немецких учёных, которые изучали особенности зарядки литий-ионных батарей в штатном и нештатном режимах. Они опубликовали результаты в Science Direct под номером «S2352152 X16300 147» в феврале 2016-го года. Кроме того, мы сравнили практический опыт с базой знаний профессионального сообщества Battery University (ссылки на публикации ниже).
Протоколы быстрой зарядки литий-ионных аккумуляторов 18650 от Sanyo, Sony и A123.
Есть ли вред быстрой зарядки для аккумулятора?
Однозначно ДА. Есть. Быстрая зарядка вредна для литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов в гаджетах и электромобилях. И это неоспоримый факт [статья про осаждение лития в Battery University].
Вред быстрой зарядки усиливается в следующих ситуациях:
- • во время зарядки при температуре ниже +5°C (чем ниже, тем хуже);
- • при перезаряде аккумулятора (например, неисправен контроллер);
- • если батарея стареет и у неё растёт внутреннее сопротивление.
Быстрая зарядка приводит к разрушению тонкого защитного поверхностного межфазного слоя (SEI, solid electrolyte interface) на аноде. Графитовые слои расходятся, образуются дендриты.
Дендриты — металлические литиевые волокна на поверхности графита, если простыми словами.
При накоплении дендриты становятся причиной короткого замыкания. Надо ли говорить, что для батареи это конец? Причём порой с феерическим воспламенением.
Дендрит — это не какой-нибудь страшный «Чужой» Ридли Скотта, а обыкновенный осадок лития неровными слоями.
Если быстрая зарядка так вредна, то почему её везде внедряют?
Производители стремятся защитить нас с вами от опасных последствий повреждения аккумулятора. Пользуются они всевозможными ухищрениями в логике контроллера.
Покупателю гаджета или электромобиля не нужно ни о чём беспокоиться — главное не допускать критически опасных действий.
Так, например, мы с вами можем не волноваться о внезапном пожаре из-за аккумулятора (хотя бывают исключения, в том числе из-за просчёта производителей). При использовании быстрой зарядки от неприятностей нас предостерегает встроенная защита.
Дендриты безопасны, когда есть защита
Устройства защиты помогают снизить риски и степень опасных последствий от образования дендритов внутри батареи. Но они всё равно ведут к деградации аккумуляторного элемента. Он быстрее стареет.
Из-за дендритов в защищённой литий-ионной батарее не происходит взрыва, но «мертвеет» литий и снижается запас ёмкости. Быстрая зарядка создаёт неоднородности внутри батареи. Это приводит к ускоренной деградации элемента питания.
Срок службы батареи может достигать 1000 циклов при зарядке 1A, при зарядке на 5А срок службы батареи падает уже до 600.
На примере литий-ионной ячейки износ на 30% и более происходит за 600 циклов вместо 800 штатных и 1200 при бережной эксплуатации. Часть электрода при этом перезаряжается.
Но даже в самых плохих сценариях гаджет не представляет опасности:
- • с перегрузкой аккумулятора,
- • регулярной быстрой зарядкой с 0% до 100%
- • подключением повербанка на морозе.
Вредна ли быстрая зарядка для самого устройства?
Для гаджета или электромобиля — НЕТ. Не вредна. Сам процесс зарядки ничем не отличается от любого другого с точки зрения безопасности блоков управления питанием. В них заложены иные протоколы подачи тока и не более того.
- • Самое главное использовать хорошее зарядное устройство и правильный USB-кабель зарядки.
- • Важно не допускать перегрева аккумулятора, устройства и блока питания.
- • Заряжать литий-ионные и литий-полимерные батареи при минусовых температурах чревато их повреждением.
Быстрая зарядка — это и хорошо, и плохо
С точки зрения производителей (вроде Apple, Samsung, Oppo и других) и потребителей, кто часто меняет гаджеты — хорошо. Если продукт безопасен, то даже с такой несовершенной технологией, как быстрая зарядка его всё равно можно продавать и использовать безопасно.
С быстрой зарядкой устройство можно оснащать более ёмкой батареей.
Хорошее подспорье для маркетинга, согласитесь. Даже если смартфон или смарт-часы будут меньше служить. Ну и что? Всё равно через два года будут уже новые продукты, которые покупатель захочет приобрести взамен устаревшего.
Все типы быстрой зарядки телефона: список и большое сравнение стандартов
Основа быстрой зарядки — мощный адаптер питания, качественный кабель и совместимое с технологией устройство.
Но как же тогда быстрая зарядка выглядит с точки зрения практичного потребителя? Если устройство приобретается на много лет (больше, чем 3-4 года), то быстрая зарядка — это скорее плохо.
Напишите в комментарии, беспокоит ли вас снижение срока службы аккумулятора из-за быстрой зарядки?
Источник: neovolt.ru
Вредна ли быстрая зарядка для аккумулятора гаджета
Большинство пользователей современных гаджетов сталкиваются с проблемой: необходимость восстановить работоспособность встроенного аккумулятора за минимальное время. Справиться с этим помогут блоки с ускоренной функцией заряда.
Что такое быстрая зарядка
Устройства с этой функцией появились благодаря использованию в гаджетах литиевых аккумуляторов.
Основное отличие таких батарей — отсутствие «эффекта памяти».
Эти химические источники тока не обязательно заряжать на все 100%, как и дожидаться их полной разрядки. Поэтому появилась возможность заряжать гаджеты до 50 %-ой ёмкости за короткий промежуток времени. Для этого используют блоки с функцией ускоренного восстановления мощности встроенных батарей.
Первые, кто взялся за решение этой проблемы — компания Qualcomm, представившая в 2012 г. версию технологии Quick Charge 1.0.
Принцип зарядки прост: смартфоны, поддерживающие эту технологию, на начальном этапе заряжались силой тока равной 2 А, вместо обычной 1 А.
Это позволяло полностью зарядить гаджет на 30 % быстрее. При чем встроенный контроллер после накопления заряда переходил в режим, обеспечивающий обыкновенное токопотребление батареей.
Следующая версия этой компании не только повысила начальную силу тока до 3 А, но и увеличило входное напряжение до 12 В. Оно поэтапно в процессе заряда снижалось до 9 В, и в конце цикла останавливалось на стандартных 5 В. Это дало возможность сократить время зарядки на 60 %.
Третья и четвёртая версии быстро заряжающих устройств этой компании ускорили процесс до 80 %.
Однако появление таких зарядок вызвало необходимость использования специальных USB кабелей, способных выдержать повышение напряжения до 20 В.
Вреден ли быстрый способ зарядки сам по себе
Для того, чтобы не нанести вред любимому гаджету, лучше всего использовать зарядное устройство, приобретенное с ним в комплекте.
При покупке любого блока, сокращающего время зарядки, стоит проконсультироваться у специалиста о совместимости такого устройства с гаджетом, а также купить мощный соединительный USB кабель.
Исследования процессов, происходящих в литиевых аккумуляторах, при ускоренном заряде показали безвредность этого процесса.
Качественно изготовленным батареям повышение силы тока и напряжения в начальной фазе зарядки не нанесут вреда.
Использование же аккумуляторов и зарядных блоков разных производителей может привести ко вздутию накопительных элементов и даже взрыву.
Почему при использовании быстрой зарядки аккумулятор может быстрее выйти из строя
Литиевая батарея рассчитанна на конечное количество циклов зарядки и отдачи заряженной мощности подключённому к ней гаджету.
Поэтому, при частом использовани быстрой зарядки и более насыщенном режиме работы устройства, аккумулятор износится раньше.
Недостаточно заряженная батарея снижает функциональность гаджета.
Источник: samsung-galaxy.mobi