262
05 сентября 2019 в 8:00
Автор: Виталий Олехнович. Фото: Bruce Mars

Надо разряжать до нуля? Мифы о батарее вашего смартфона

Принцип работы литий-ионных батарей основан на движении ионов лития между положительно и отрицательно заряженными электродами через электролит. Хотелось бы, чтобы этот процесс длился вечно, но все в этом мире подвержено старению, а в случае с аккумуляторами — деградации. Если человеческая жизнь измеряется годами и десятилетиями, то к оценке долголетия батарей больше подходит понятие количества циклов зарядки/разрядки. Как продлить жизнь аккумулятору своего смартфона и что такое «сладкая зона»? Объясняем.

У цикла зарядки/разрядки нет четко очерченных границ, глубина зарядки и разрядки может варьироваться, а число циклов может сокращаться или увеличиваться в зависимости от интенсивности использования и условий, в которых работает батарея. Поэтому ставить штамп годности на такие устройства — дело неблагодарное. Находчивый юзер всегда отыщет способ убить аккумулятор раньше срока.

С момента выпуска корпорацией Sony первой литий-ионной батареи прошло почти три десятилетия. И если процессоры за это время каждые два года по закону Мура наращивали свою мощность, удваивая число транзисторов, то аккумуляторы каждый год прирастали емкостью примерно на 8%. Благо стоимость их производства сокращалась примерно в такой же динамике. Сегодня литий-ионные батареи соответствуют большинству ожиданий рынка массовых устройств, пускай потребители и жалуются на низкую емкость и необходимость частой зарядки. Поверьте, это пока лучшее, что есть у нас для мобильной техники.

А вот советы о том, как с этим «лучшим» нужно обращаться.

Оставлять ли смартфон на зарядку на ночь?

Да. (Однако в долгосрочной перспективе эффект от долгих ночных зарядок может быть негативным.) Зарядившись за пару часов на 100%, батарея прекращает накапливать электричество, а затем контроллер питания дозировано подает энергию в аккумулятор, удерживая его заряд на уровне 100%. Если, конечно, это необходимо. Современные смартфоны сами по ночам неохотно выбираются в сеть, если их об этом правильно попросить. Так что спит не только хозяин, но и батарея. А за ее сохранностью следит контроллер питания, который поймет, что не стоит накачивать аккумулятор током, когда тот уже сыт.

Следует только помнить, что заряжающийся телефон лучше держать подальше от постели. Если ночью он окажется под подушкой, то перегрев не пойдет ему на пользу. Высокая температура может спровоцировать паразитные реакции, приводящие к деградации батареи. Да и вспомните эти страшилки из сети, когда хозяева посреди ночи просыпались из-за возгорания смартфона. Этому могут быть разные причины, так что даже если вы уверены в целостности своего аккумулятора, лучше перестраховаться.

Надо ли разряжать батарею до нуля и заряжать до 100%?

Не стоит. Большинство мобильных девайсов отключаются, когда уровень заряда достигает 3 вольт на ячейку. Или примерно 5% от оставшейся фактической емкости аккумулятора, пускай в системе это будет уже 0%. Производители выбирают этот порог для того, чтобы оставить заряд на обслуживание контроллеров, снизить нагрузку на батарею, а также на случай, если телефон не будет тут же подключен к з/у. Чтобы был запас на случай пассивной саморазрядки. Данный процесс может занять месяцы до тех пор, пока напряжение не снизится до 2,5 вольта на ячейку. После этого защитный контур разомкнется, и аккумулятор начнет выходить из строя.

В индустриальных устройствах этот порог остаточного заряда может быть выше, так как там стоит задача продлить срок службы инструмента. Их батареи могут работать в так называемой сладкой зоне (от 30 до 80% фактической емкости), так как это обеспечивает наиболее продолжительный срок службы. На потребительском рынке смартфонов такое не внедряют, ведь перед нами в первую очередь стоит вопрос комфорта. Стоит ли думать о «сладких зонах», если большинство людей меняют свои телефоны каждые 3—5 лет?

Найди «сладкую зону» на графике

Советы разряжать телефон до нуля остались с тех пор, когда в массовом обиходе были никель-кадмиевые и никель-металлогидридные батареи. Они обладают так называемым эффектом памяти — потерей емкости в том случае, если аккумулятор не был разряжен полностью, а новый цикл зарядки уже стартовал. Литий-ионные батареи такого эффекта не испытывают, их можно подзаряжать в любой момент. Просто определитесь для себя со «сладкой зоной» и комфортом.

Почему литий-ионные батареи со временем все равно умирают?

Определить, сколько точно проживет батарея, довольно сложно. Но одно можно сказать точно — в конце концов она деградирует. Почему так происходит? Это связано с необратимым процессом миграции ионов лития, которые и отвечают за перенос электрического заряда между электродами.

Когда графит (анод) вступает во взаимодействие с литием и электролитом, на его поверхности появляется пленка из продуктов реакции, которую называют твердой электролитной интерфазой (solid electrolyte interphase, SEI). Состоящая из оксида и карбоната лития пленка со временем утолщается и образует барьер, который мешает ионам лития взаимодействовать с графитовым анодом и электролитом. К тому же в процессе разрядки этот литий, который пошел на создание барьера, не возвращается к катоду. А это значит, что аккумулятор постепенно теряет свою эффективность.



В свою очередь в области катода (из-за повышенного напряжения и температуры) во время зарядки происходит окисление электролита, что также негативно сказывается на батарее. Эти реакции называют паразитными, потому что они снижают емкость аккумулятора.

Ультрабыстрые зарядки вредят батарее?

Сверхбыстрые зарядки применяются только во время первой фазы заряда смартфона. Вам уже, наверное, все уши прожужжали этими 50% за 20 минут. Так вот, связано это с тем, что батареи — нелинейные устройства. Самое напряженное время для них наступает во второй половине цикла зарядки, когда прием ионов лития на электроде усложняется. Они словно дерутся за последние места на парковке у торгового центра. Во второй фазе ток заряда заметно снижается.

Эксперты напоминают, что производить быструю зарядку нужно при умеренной температуре, потому как на холоде химические реакции замедляются. В то же время перегрев при быстрой зарядке может спровоцировать приступ деградации батареи.

Современные смартфоны оборудованы контроллерами питания, которые оценивают состояние аккумулятора во время зарядки, а также снижают или останавливают ток зарядки, если батарея оказывается под чрезмерным напряжением.

Отключение Wi-Fi и Bluetooth продлевает жизнь батареи?

Второй по энергопотреблению в мобильных девайсах значится работа беспроводных интерфейсов. Особенно показательны в этом плане путешествия на поезде. Смартфон постоянно прыгает от одной базовой станции к другой, пытаясь поймать слабеющий сигнал сотовой сети.

Если в поезде есть Wi-Fi-точка, то лучше подключиться именно к ней. Таким образом можно будет сэкономить не только мобильный трафик, но и заряд батареи, так как приемнику сотовой сети не придется работать сверхурочно в постоянном поиске стабильного соединения.

Что касается Bluetooth-соединения, то тут есть нюансы. Параллельно с совершенствованием мобильных телефонов и увеличением емкости их батарей данная технология беспроводной связи становилась все менее энергозатратной. В 2009 году были приняты спецификации Bluetooth Low Energy, которые стали частью стандарта Bluetooth 4. BLE — это часть Bluetooth, нацеленная на соединение с устройствами, которые периодически обмениваются небольшим объемом данных. То есть для воспроизведения музыки в беспроводных наушниках смартфон задействует Bluetooth Classic, для соединения с фитнес-трекером — BLE. Так получается куда менее затратно по мощности. То есть ограничивание себя в беспроводных интерфейсах серьезно на автономности не скажется.

Если уж так важно продлить жизнь батареи на последних процентах, лучше отключить автоматическую регулировку яркости и выставить этот показатель на минимальный уровень. Экран — это самый главный потребитель энергии в смартфоне.

Батарею смартфона нельзя тушить водой?

Можно и нужно. Батарея не загорается спонтанно. По крайней мере, открытому пламени предшествуют перегрев, шипение или выпуклость в области аккумулятора. Что в таком случае советуют делать эксперты? Необходимо немедленно убрать от телефона легковоспламеняющиеся материалы, а еще лучше — аккуратно допинать его до негорючей поверхности. При этом простое отключение батареи от зарядки уже не остановит разрушительной реакции внутри устройства.

Но есть и хорошая новость. С небольшим литий-ионным пожаром можно справиться. В первую очередь с помощью пенного, углекислотного или порошкового огнетушителя. Но даже обычная вода поможет потушить загоревшийся смартфон, несмотря на расхожие сетевые мифы. Не забудьте только обесточить девайс.

Федеральное управление гражданской авиации США советует бортпроводникам в таких случаях использовать бутылки с водой или газировкой. В литий-ионном аккумуляторе содержится очень мало металлического лития, который может вступить в реакцию с водой, выделить горючий водород и тем самым подлить масла в огонь.

Во время горения из батареи выделяется в основном углекислый газ (CO2), немного фтороводорода, оксифторид фосфора и другие не самые полезные для вдыхания вещества. Так что при наличии дыма и газов следует проветрить помещение. При правильном использовании сбои литий-ионных аккумуляторов происходят редко.

Читайте также:

NiMH аккумуляторы, ресурс 1000 циклов
зарядное, 8 каналов, ток заряда 500/300 мА (AA/AAA), завершение зарядки по таймеру/по напряжению/при перегреве

Библиотека Onliner: лучшие материалы и циклы статей

Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!

Быстрая связь с редакцией: читайте паблик-чат Onliner и пишите нам в Viber!

Перепечатка текста и фотографий Onliner без разрешения редакции запрещена. nak@onliner.by

Автор: Виталий Олехнович. Фото: Bruce Mars