Заряжаем литий ионный аккумулятор смартфона правильно

СмартПульс — держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций

Главная — Статьи — Как правильно заряжать литий-ионный аккумулятор телефона, ноутбука и других устройств

Как правильно заряжать литий-ионный аккумулятор телефона, ноутбука и других устройств
Как продлить жизнь аккумулятора ?

Вопрос, как правильно заряжать литий-ионные аккумуляторы (и, соответственно, телефоны, планшеты, фотоаппараты и другие мобильные устройства), стал крайне актуальным в наши дни.

Это и понятно: от этого зависит и время работы устройства от одной зарядки, и, зачастую, срок жизни всего устройства в целом (если аккумулятор — несъёмный).

И, хотя общее управление процессом зарядки осуществляют контроллеры, встроенные либо в «зарядку», либо в заряжаемое устройство, от пользователя тоже кое-что зависит. Правильно заряжая (и расходуя) аккумулятор, пользователь может существенно продлить время его здоровой и счастливой жизни.

Сначала — небольшой научный экскурс, каково номинальное напряжение литий-ионных аккумуляторов, и как измеряется в мобильных устройствах процент их заряда.

Глава 1. Теория вопроса. Пределы заряда и разряда литий-ионных ( Li-ion) аккумуляторов. Что и как показывают индикаторы заряда?

Стандартный одиночный литий-ионный (или литий-полимерный, Li-pol ) аккумулятор (ячейка) имеет номинальное напряжение около 3.7 Вольт с разбросом в пределах 3.6 — 3.8 Вольт.

Данный номинал напряжения примерно соответствует зарядке на 50%. Свежезаряженный аккумулятор обычно имеет напряжение около 4.2 В; а за полностью разряженный принимается аккумулятор с напряжением 3.0 — 3.2 В.

На самом деле, аккумулятор можно разрядить и ниже 3 Вольт, но это уже опасно для его жизни и здоровья.

То же самое касается и заряда: выше 4.2 Вольт тоже зарядить можно, но это тоже опасно; причём уже не только для аккумулятора, но и для окружающих людей.

В наиболее типовом случае рабочая область напряжений литий-ионного аккумулятора в процессе работы составляет от 3.2 до 4.2 Вольт (нижнее значение менее 3 В используется редко).

В устройствах с литий-ионными аккумуляторами при индикации уровня заряда за ноль принимают нижний порог напряжения (т.е. 3.2 В, а не ноль Вольт); а верхний порог (4.2 В) принимается за 100%; промежуточные значения линейно аппроксимируются.

Смартфоны показывают уровень заряда аккумулятора в виде столбика, часто сопровождаемого цифрами процента заряда.

Многие смартфоны также рисуют и графики разряда и последующего заряда аккумулятора. «Правильный» график под равномерной тестовой нагрузкой выглядит так (взят из обзора Asus Zenfone 3 Zoom ) :

Здесь всё правильно и красиво: линейный спад заряда и последующее линейное нарастание с небольшим замедлением к концу процесса (уровни 4.2 V и 3.2 V проставлены автором статьи).

В некоторых смартфонах аппроксимация не столь точная, тогда там получаются вогнутые или выпуклые кривые (пример взят из обзора BQ-6001L Jumbo ):

Для таких смартфонов пользователю уже надо учитывать, что к концу разряда проценты падают быстрее, и выключение телефона может наступить раньше, чем думает пользователь. 🙂

Бывают и совсем «кривые» случаи, когда кривая расхода может падать в конце почти мгновенно процентов на 20 (смартфон Zopo Hero 1) :

Здесь пользователь уже сразу должен от показаний индикатора заряда отнимать эти 20%, чтобы не остаться неожиданно без связи. Кстати, кривая заряда тоже имеет аналогичный скачок, но вверх (в конце заряда).

Вред излишнего заряда литий-ионных аккумуляторов хорошо показан на следующем графике (взят из этой статьи):

Здесь хорошо видно, что при заряде свыше 4.2 Вольт количество возможных циклов заряда/разряда резко падает.

Для многоэлементных аккумуляторных батарей с последовательным соединением ячеек всё сказанное выше тоже действительно, но с умножением напряжения на количество последовательно подключенных ячеек.

Глава 2. Вредные факторы, влияющие на срок службы литий-ионных аккумуляторов и способы борьбы с ними

Самое главное для продления жизни аккумуляторов — не делать того, что они «не любят». А не любят они пять вещей: перегрев, переохлаждение, пере за ряд, пере раз ряд и превышение допустимого тока заряда/разряда.

Сначала разберёмся с наиболее «простыми» случаями.

1. Самый простой случай — это пере раз ряд, поскольку в жизни с этим случаем встретиться крайне сложно.

Контроллеры питания, встроенные в мобильных устройствах, очень чётко предотвращают переразряд. Как правило, при падении напряжения ниже 3.0 — 3.2 В на ячейку аккумулятора, они мобильное устройство просто-напросто отключают.

Но пользователю, конечно, лучше не доводить мобильное устройство до такого состояния, и вовремя его подзарядить. Это тоже поможет «долголетию» аккумулятора!

2. Следующая ситуация, с которой по жизни трудно столкнуться, это — пере за ряд. Здесь тоже срабатывает контроллер аккумулятора, не давая напряжению на аккумуляторе подняться выше предельно-допустимого.

Но бывают в этом отношении и неприятные исключения. Обычно они встречаются в тех случаях, когда, согласно конструкции изделия, аккумулятор для зарядки нужно отключить от устройства, с которым он работает, и «автономно» подключить к зарядному устройству.

Такой способ зарядки означает, что контроллер аккумулятора находится в зарядном устройстве, а они, в свою очередь, иногда имеют «неполноценную» конструкцию с завышенным напряжением на выходе.

В этом случае крайне желательно проверить напряжение на выходе «зарядки» на холостом ходу. Если оно превышает 4.3 В, то использование такой зарядки будет вредным для аккумулятора.

Что касается в целом вопроса, до какого уровня лучше заряжать аккумулятор, то лучше его немного недозаряжать, остановившись на уровне 90-95% (хотя особой критичности этого фактора нет). В некоторых марках телефонов (напр., Sony) в процессе заряда индикаторный светодиод переключается с красного на зелёный не при 100%, а при 90%. Такие телефоны после переключения цвета на зелёный можно отключать от зарядки, не дожидаясь уровня заряда в 100%.

Остальные «вредные» ситуации — более «жизненны» и реально могут встретиться.

3. Переохлаждение — частая ситуация, но, к счастью, не выводящая аккумулятор из строя «навсегда».

Наиболее критичным является охлаждение аккумулятора ниже нуля градусов (по Цельсию).

В этом случае падает одновременно и напряжение на аккумуляторе, и его ёмкость. Многие устройства автоматически отключаются.

Но эти неприятности — не навсегда. После прогрева аккумулятора до нормальной температуры все его свойства восстанавливаются; и даже возвращается куда-то исчезнувший было заряд.

Избежать переохлаждения можно естественными способами. Малогабаритные устройства (телефоны и т.п.) — держать в карманах «ближе к телу»; крупногабаритные (ноутбуки и т.п.) — обернуть на время транспортировки теплоизолирующим материалом.

4. Более серьёзная и опасная проблема — перегрев.

Перегрев может возникать как из-за высокой температуры окружающей среды, так и из-за нагрева самого устройства в процессе работы; или и то, и другое одновременно. Кроме того, аккумулятор нагревается и в процессе его зарядки.

Нагрев аккумулятора свыше 40 градусов — не желателен, а свыше 60 градусов — опасен. И, в любом случае, такой нагрев сокращает срок жизни аккумулятора; независимо от того, работает ли аккумулятор на нагрузку, или просто «лежит».

В деле спасения аккумулятора от перегрева есть много как очевидных способов, так и «тонкостей».

Краткий список способов уменьшения нагрева:

— не класть устройство (например, телефон) на освещенное прямыми солнечными лучами место;

— не класть рядом с нагревательными приборами, а также на любые тёплые предметы (например, на компьютер);

— не класть в места с затруднённой вентиляцией;

— не заряжать сильным током («тонкости » этого вопроса будут рассмотрены чуть далее).

Кроме того, при высокой вычислительной нагрузке (например, в играх) благоразумным будет извлечь телефон из чехла (обложки), поскольку чехол затрудняет теплоотвод.

Для производительных ноутбуков при интенсивной нагрузке есть смысл использовать охлаждающие подставки.

5 . Переходим к разбору следующего «вредного» пункта — зарядке аккумулятора слишком высоким током.

Хотя, как уже говорилось выше, процесс заряда контролируется соответствующим контроллером, пользователь тоже имеет возможность повлиять на течение этого процесса.

Снижение тока заряда одновременно и уменьшит нагрев аккумулятора, и более равномерно будет воздействовать на разные участки рабочего вещества аккумулятора.

Сама возможность превышения допустимого тока часто возникает из-за упрощенной работы контроллера, не слишком точно настроенного под применённый аккумулятор. Также некоторое значение может иметь и разброс выходного напряжения зарядного устройства (обычно +/- 5%).

Очень сильное значение может иметь длина и толщина жил соединительного кабеля между зарядным устройством и аккумулятором. И не всегда чем кабель лучше — тем лучше. 🙂

Снизить ток заряда можно, по существу, двумя способами: использованием более длинного или более тонкого кабеля; а также применением вместо зарядного устройства с «быстрой зарядкой» обыкновенного зарядного устройства.

В некоторых статьях рекомендуют с этой же целью применять зарядное устройство с меньшим выходным током. Это, уважаемые читатели, бред! Дело в том, что обозначенные на зарядных устройствах напряжение и ток на выходе имеют разный смысл.

Для напряжения указано номинальное значение; а для тока — предельно-допустимое значение. Применив более слабое по выходному току ЗУ, чем того требуют спецификации заряжаемого устройства, пользователь нарушит допустимый режим по току, и ничего хорошего из этого не выйдет (последствия зависят от наличия схемы защиты от перегрузки и качества её работы).

Вернёмся к вопросу о применении более длинного кабеля для снижения тока заряда.

В наиболее распространённом случае, когда зарядное устройство для телефона имеет стандартный USB-выход на 5 Вольт, этот вопрос решается легко: достаточно приобрести USB-удлинитель на 1-3 метра и дополнительно его подключить между ЗУ и штатным зарядным кабелем телефона.

Применять эту хитрость смысл есть в том случае, когда зарядка телефона осуществляется в «неспешном» порядке (например, так можно оставить заряжаться на ночь).

Если же стоит обратная задача — зарядить телефон как можно больше за ограниченное время, то, наоборот, надо воспользоваться как можно более коротким кабелем. Например, можно использовать штатный кабель от какого-либо повербанка (power bank): они там имеют длину 15-30 см.

В случаях, когда Вы являетесь владельцем телефона с «быстрой зарядкой», можно продлить жизнь аккумулятора, отказавшись от её использования в «неспешных» случаях. Для этого достаточно использовать вместо ЗУ с «быстрой зарядкой» обычное ЗУ на 5 Вольт и на такой же максимальный ток, какой обозначен на устройстве с «быстрой зарядкой» (обычно — 2 Ампера).

Дополнительно о вреде «быстрой зарядки» можно прочитать в этой небольшой статье на портале ixbt .

Отдельно и особо надо рассмотреть вопрос и о «модных» портативных аккумуляторах (повербанках) с солнечной батареей.

В этих «модных» повербанках (power bank) соединены вместе все способы укорочения жизни аккумуляторов.

Во первых, зарядка на прямых солнечных лучах приводит к повышенному нагреву аккумуляторов (примерно на 20-40 градусов выше температуры окружающей среды).

А во-вторых, зарядка от солнечных элементов там часто делается напрямую, минуя контроллер, что может привести и к перезаряду аккумуляторов.

В связи с этим крайне не желательно заряжать такие устройства с помощью солнечной батареи. Если уж у Вас оказался повербанк с солнечной батареей, заряжайте его всё равно «обычным» способом, т.е. от сетевого адаптера.

А возможность зарядки от солнечной батареи пусть останется на случай чрезвычайных обстоятельств в походе.

И, в заключение этой главы, пара рекомендаций о хранении неиспользуемых (резервных) аккумуляторов и редко используемых (повербанках и т.п.).

Специалисты не рекомендуют оставлять на хранение полностью заряженные аккумуляторы. Желательно оставлять их на хранение с уровнем заряда 40-60%. А когда дело дойдёт до их применения, то непосредственно перед применением зарядить до номинала.

Ну, и совсем идеальное их хранение — это в сухом прохладном месте; например — в холодильнике при температуре от нуля до 5 градусов выше нуля (если позволяет место).

Дополнение от 26.05.2019: есть сильное подозрение, что беспроводные зарядки тоже могут вредить аккумуляторам. Подробности — на iguides.ru.

Дополнение от 11.07.2019: в Интернете появилась база тестов аккумуляторов (не только литий-ионных); расположена на сайте http://telnov.wiki/.

Ваш Доктор.
20 января 2019 г.

Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам

Другие статьи цикла «Как устроен смартфон» :

В комментариях запрещены, как обычно, флуд, флейм и оффтопик.
Также запрещено нарушать общепринятые нормы и правила поведения, в том числе размещать экстремистские призывы, оскорбления, клевету, нецензурные выражения, пропагандировать или одобрять противозаконные действия. Соблюдение законов — в Ваших же интересах!

Источник

Как правильно заряжать телефон

Ежедневно человек заряжает свои девайсы, но каждый делает это не всегда правильно. Чтобы батарея прослужила долго и сохранила свою емкость, следует соблюдать все правила и советы производителей. Большая часть пользователей дожидается полной разрядки, а затем оставляет до момента, пока на индикаторе появится отметка 100%. Такой способ был актуальным лет 10-15 лет назад.

Виды аккумуляторов в смартфонах

В смартфонах использовалось 4 вида аккумуляторов:

никель-кадмиевые;
никель-металлогидридные;
литий-ионные;
литий-полимерные.

Сегодня разработчики использют только два типа аккумуляторов, которые являются наиболее безопасными, технологичными и «чистыми». Это литий-ионные и литий-полимерные. Именно их можно встретить в большинстве девайсов.

Никель-металлогидридные и никель-кадмиевые АКБ

Эти АКБ уже ушли в прошлое. Они получили распространение в эпоху простых кнопочных девайсов. Никель-металлогидридные аккумуляторы отличались высокой устойчивостью к перепадам температуры и влажности. Правда, у таких устройств небольшая емкость и приличная толщина. Требовалось постоянно полностью заряжать устройство, так как АКБ обладали эффектом памяти.

Никель-кадмиевые батареи использовались в бюджетных телефонах с небольшим функционалом. Распространены были в начале 21 века. Отличались небольшой ценой, невысокой емкостью.

Литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионные аккумуляторы стали настоящим прорывом. Длительность работы выросла в разы. Не стало эффекта памяти, но многие пользователи и сегодня продолжают «тренировать» устройства.

компактные размеры;
отсутствие «эффекта памяти»;
высокая емкость;
большое количество циклов заряда.

У таких аккумуляторов есть ряд минусов:

невысокая стоимость;
батареи через 2-3 года стареют и теряют свое емкость;
низкий диапазон температур;
при глубокой зарядке или полной разрядке высокая безопасность разрушения.

Несмотря на высокую стоимость и недостатки, пользователи активно приобретают подобную продукцию, а разработчики пошли дальше, и создали более универсальный вариант.

Литий-полимерные батареи

В этих продуктах опасный электролит заменили на полимер. Стоимость продуктов снизилась, правда, мощность не слишком увеличилась. После появления таких аккумуляторов, у дизайнеров стали развязаны руки, это позволило им создавать продукты различной формы и дизайна.

Минус любых современных девайсов в том, что постепенно они «стареют». Постепенно аккумуляторы теряют свою емкость.

Как правильно заряжать новый смартфон

По мере использования смартфонов батарея садится. Устройство требуется заряжать все чаще и чаще. Ускорить процесс «старения» может неправильное использование гаджета, а также нарушения рекомендаций первой зарядки.

Существует мнение: чтобы правильно заряжать новый смартфон, нужно три раза довести батарею до полного отключения, а потом зарядить до 100%. Но такая рекомендация подходит для старых никелевых аккумуляторов, которые имели эффект памяти. Для современных ионных и полимерных батарей подобная рекомендация не подходит.

Литиевые аккумуляторы для айфона и андроида готовы к работе прямо с завода. Их первая зарядка ничем не отличается от всех остальных.

У литиевых батарей есть циклы заряда и разряда. При степени разряда 100% у телефона только 500 циклов зарядки. А при степени разрядки 50% — 1500. Поэтому не стоит ждать полной разрядки, а поддерживать оптимальное состояние.

Как правильно заряжать Li ion аккумуляторы

В большинстве современных девайсов установлены литий-ионные батареи. Они обладают высокой мощностью и безопасностью. Здесь нет эффекта памяти. Не нужно выполнять никакие циклы полной зарядки и разрядки.

Чтобы правильно заряжать Li ion аккумуляторы и увеличить их срок действия, нужно придерживаются простых рекомендаций:

не стоит полностью опустошать и заряжать батарею;
вынимают батарею аккуратно из выключенного девайса;
литиевые АКБ не переносят высоких и низких температур;
оптимальное состояние батареи для работы 40-60%;
не стоит слишком часто использовать беспроводные зарядные устройства, они выделяют много тепла, что влияет на аккумулятор.

Всегда нужно иметь при себе зарядное устройство, чтобы телефон не разрядился полностью. Если зарядки нет, то можно подключить к ноутбуку или компьютеру через переходники или кабели.

Как правильно заряжать литий-полимерный аккумулятор

Без правильного ухода АКБ быстро износится. Батарея быстро начнет садиться, подзарядки потребуются чаще. Устройства нужно беречь от переохлаждения, а также слишком высоких температур.

Чтобы правильно заряжать литий-полимерный аккумулятор, нужно ознакомится с общими рекомендациями:

Используют только качественные оригинальные блоки для смартфона. Каждое устройство имеет свои технические характеристики, поэтому зарядное разрабатывается именно для этой модели.
Нельзя допускать полной разрядки. Предельные низкие значения ускоряют наступления момента полного износа.
Чтобы не нагружать АКБ во время зарядки, лучше им не пользоваться.
Не стоит оставлять гаджет для зарядки на ночь.

Современные батареи защищены от пере разряда и перезаряда. У них стоят специальные контроллеры. Когда индикатор достигает 100%, ток перестает поступать к аккумулятору.

Как продлить срок службы аккумулятора смартфона

Продлить срок службы аккумулятора смартфона любого типа не получится, момент износа все равно наступит. Постепенно емкость будет уменьшаться.

Но продлить работоспособность АКБ можно, если следовать простым рекомендациям:

Соблюдать все правила и условия зарядки.
Так как срок эксплуатации зависит от пройденных циклов зарядки, то «обхитрить» АКБ можно. Если не разряжать ниже 60% и не зарядить аккумулятор полностью, то цикл будет не считаться.
Лучше всего пользоваться классическими блоками. Беспроводная и ускоренная зарядка – это удобно, но они негативно сказываются на работоспособности батареи.
Если интернет и геолокация не нужны, лучше их выключить.
Не стоит долго пользоваться тяжелыми приложениями, доя работы которых требуется много энергии.
В чехлах должны быть специальные отверстия для вентиляции.

Такие простые рекомендации помогут батареи сохранить свои первоначальные показатели как можно дольше.

Мифы о зарядке батареи

Пользователи передают друг другу ряд заблуждений, которые касаются автономности батареи.

Они используют эти мифы о зарядке для своих гаджетов и удивляются, почему не помогают сохранить заряд:

Закрытие фоновых программ снижает нагрузку за батарею. Как показывает практика, программы запущенные в фоновом режиме влияют на состояние батареи незначительно.
Синхронизация между сервисами Google и социальными сетями снижает уровень заряда. В результате тестирований доказано, что при включенной и отключенной синхронизации батарея садится одинаково.
Заряжать нужно только полностью разряженные телефоны. Современные батареи наоборот быстрее садятся, если выполнять полный цикл зарядки. Для АКБ лучше, если индикатор не будет опускаться ниже 20%.

Получается, что эти моменты не помогут правильно заряжать и сберечь аккумулятор.

Полезные советы

Производитель аккумуляторов рекомендует правильно использовать их, чтобы отодвинуть дату приобретения нового, как можно дальше.

Полезные советы помогут сохранить полную емкость АКБ максимально долго:

Ставить на ночь заряжаться смартфон можно, но не желательно. Перегрева устройства не произойдет. По достижении 100% сработает контроллер, и приток тока будет остановлен.
Гаджеты лучше заряжать недолго, но чаще. Литий-ионные и литий-полимерные батареи лучше работают при поступлении частого, но небольшого объема питания.
Батареи боятся больше всего слишком высоких и низких температур. Не стоит пользоваться гаджетом на морозе. Аккумулятор сядет очень быстро, а при критических температурах смартфон вообще выключится.
Если телефон разрядился, то подключить его к сети следует, как можно быстрее.
Допускается разряжать АКБ полностью не чаще 1 раза в месяц.

Чтобы уменьшить количество зарядок, следует правильно заряжать смартфон и не нагружать его лишним:

при возможности включать режим энергосбережения;
если такой режим не предусмотрен, целесообразно установить минимальное время подсветки клавиатуры и экрана;
рекомендуется использовать минимальные (но они должны быть комфортными) параметры яркости экрана:
максимальную яркость устанавливают для солнечных дней при использовании вне помещений;
регулярное выключение модулей, которые не используются (Wi-Fi, GPS, Bluetooth);
если телефон рассчитан на 2 симки, но второй не пользуются, ее следует отключить в настройках.

Самое главное правило, чтобы правильно заряжать телефон – это бережное и правильное использование. Соблюдая простые правила и рекомендации, получится на долгое время сберечь исходную емкость. Но со временем все равно батарея начнет работать хуже, избежать этого не возможно.

Источник