Меню

Особенности аккумулятора сотового телефона

Особенности аккумулятора сотового телефона

Год от года аккумуляторы в смартфонах становятся всё более совершенными: увеличивается их емкость, уменьшаются вес и габариты, исчезают недостатки.

Не стоит забывать и про экологическую безопасность, ведь эта деталь считается наиболее «грязной» в современных гаджетах.

Посмотрим, какие же «батарейки» можно встретить сегодня в мобильных устройствах.

Основные виды аккумуляторов

На протяжении истории развития сотовых телефонов в них использовалось четыре вида батарей:

  • никель-кадмиевые;
  • никель-металлогибридные;
  • литий-ионные;
  • литий-полимерные.

К настоящему времени в арсенале разработчиков остались два последних типа как наиболее технологичные, эффективные и «чистые». Именно эти виды аккумуляторов можно встретить в описаниях большинства смартфонов.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Этот тип источников питания пришел еще из домобильной эры. Первые образцы известны с конца XIX века. До конца минувшего столетия промышленники предпринимали многочисленные попытки избавиться от присущих им недостатков, и в какой-то мере им это удалось.

Так или иначе, особого выбора у разработчиков первых мобильных устройств просто не было. Основные претензии заключались в следующем:

  • использование в конструкции вредных для здоровья человека токсичных металлов;
  • недостаточная емкость батареи;
  • ограниченное число циклов заряда/разряда;
  • низкая технологичность в производстве, приводящая к повышению себестоимости;
  • так называемый «эффект памяти».

Последний состоял в том, что при зарядке не до конца разряженной батареи ее емкость уменьшалась на определенную величину. Как следствие, перед первым использованием аккумулятор приходилось несколько раз прогонять через цикл полного заряда-разряда.

Имелись у таких источников питания и плюсы – широкий диапазон рабочих температур. Тем не менее, минусов было существенно больше, и при попытке справиться с ними был создан следующий тип батареи.

Никель-металлогибридные аккумуляторы

В них отсутствовал токсичный кадмий, при одном упоминании о котором с особо впечатлительными защитниками природы случается истерика. Кроме того, эффект памяти был выражен значительно слабее.

Также повысилась и емкость, а себестоимость, напротив, немного снизилась. Но были по сравнению с NiCd аккумуляторами и серьезные недостатки:

  • необходимость использования сложного зарядного устройства;
  • уменьшение числа циклов заряда/разряда.

Оба вида батарей были подвержены достаточно высокой степени саморазряда, что серьезно ограничивало автономность мобильных устройств на их основе. И когда на горизонте появилось следующее поколение, конструкторы с радостным визгом вышвырнули их на свалку истории.

Литий-ионные аккумуляторы

Этот тип батарей вызвал настоящую революцию в мире гаджетов.

Отныне длительность их работы в режиме ожидания возросла в разы. Исчез и набивший оскомину эффект памяти, хотя некоторые особо продвинутые пользователи по старой памяти продолжают «тренировать» аккумуляторы своих девайсов.

Большинство представленных сегодня на рынке моделей смартфонов оснащено именно этим типом аккумулятора.

Но есть у них и недостатки, причем достаточно неприятные:

  1. Узкий диапазон рабочих температур.
  2. Потенциальная опасность разрушения батареи при глубоком разряде или перезарядке.
  3. Быстрое «старение», спустя 2-3 года выводящее аккумулятор из строя.
  4. Довольно высокая себестоимость.

Следует сказать, что со времен первого появления в магазинах этого типа источника питания недостатки были существенно нивелированы. Но производителям хотелось большего.

Прежде всего, их не устраивала достаточно высокая себестоимость, поэтому был создан очередной тип батареи.

Литий-полимерные аккумуляторы

В них взрывоопасный электролит уступил место полимерной массе. Цена таких источников питания снизилась незначительно, главным образом – из-за необходимости использования более сложных защитных схем. Мощность тоже не слишком увеличилась.

Но зато твердый полимер хорош тем, что развязал руки дизайнерам, позволив по своему усмотрению выбирать форму и размер элемента. Приблизительно в это время появилось множество сверхтонких моделей смартфонов с несъемными аккумуляторами.

Оба типа литиевых батарей имеют общий недостаток: вне зависимости от интенсивности использования и числа циклов заряда/разряда их емкость постепенно снижается. И уже спустя пару лет гаджет со спокойной совестью можно выбрасывать. Или, скажем, повесить на стену в качестве экзотического украшения.

Считается, что литий-полимерный тип чуть менее «живучий», но эта информация – из разряда мифов, встречаются примеры, как подтверждающие, так и опровергающие это утверждение. Так что наверняка отличить правду от вымысла не представляется возможным.

Технология быстрой зарядки

Нередко от продавцов, предлагающих купить смартфон, можно услышать о некоем аккумуляторе с функцией быстрой зарядки.

Особо продвинутые пугают покупателей еще и внушительно звучащим Qualcomm Quick Charge, а самые матерые добавляют еще и версию – 2.0 или 3.0. Что же это за чудо-батареи такие?

В действительности никакого отношения к типу источника питания эта технология не имеет. Она всего лишь позволяет использовать увеличенную силу тока, благодаря чему время зарядки существенно сокращается.

А чтобы не возник губительный перезаряд и зарядка осуществлялась правильно – следит чипсет, в котором, собственно, эта технология и реализована. На сегодняшний день она отлично отработана, и угрозы гаджету при ее использовании не возникает.

Подводя итоги, можно сказать: основными типами аккумуляторов в смартфонах сегодня являются литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные (Li-Pol). В моделях мобильных устройств можно встретить как те, так и другие, и какой-то альтернативы им в обозримом будущем не просматривается.

Но зато массовое внедрение таких батарей превратило литий в стратегически значимый элемент, а страны, располагающие залежами минералов, его содержащих – в объекты коммерческого (и не только) интереса транснационального капитала.

Читайте также:  Lifepo4 аккумулятор 24 вольта

Источник



Что такое аккумулятор телефона

Автор: Маргарита Пич

Время чтения: 2 минуты

Содержание

Виды аккумуляторных батарей
Особенности аккумуляторов
Когда требуется замена аккумулятора?
Как продлить срок эксплуатации

Пользователи современных гаджетов становятся все более требовательными к продукции технологических гигантов, таких как Apple или Samsung. Последние модели устройств этих брендов имеют компактный корпус, довольно крупный дисплей, мощное «железо » и при этом содержат мощную аккумуляторную батарею, обеспечивающую длительную автономную работу. Как им удается делать батарею такой компактной и ёмкой? Рассмотрим основные виды аккумуляторов для мобильных телефонов и смартфонов, которые применяли ранее и используют сейчас, а также их ключевые особенности.

Виды аккумуляторных батарей

С начала эры развития мобильных устройств и до сегодняшнего дня использовали различные виды аккумуляторов для автономной работы:

Никель — кадмиевые источники питания – самые старые виды батарей, использовавшиеся в первых мобильных устройствах. Они характеризуются большим числом недостатков: наличием токсичных веществ в составе, малой ёмкостью, высокой себестоимостью производства, быстрым износом. Кроме того, перед началом использования таких аккумуляторов необходимо было выполнять несколько циклов зарядки/разрядки.

Никель-кадмиевый аккумулятор телефона

Никель — металлогидридные – это батареи, не содержащие токсичного кадмия и с менее выраженным эффектом памяти. Однако и эти элементы не были лишены недостатков: требовали дорогостоящего и сложного в производстве зарядного устройства, характеризовались уменьшенным сроком эксплуатации.

Никель-металлогидридный аккумулятор телефона

Литий — ионные – батареи, способствовавшие наибольшему развитию индустрии мобильных устройств. Главное преимущество элементов – длительный период автономной работы. Также литий — ионные батареи лишены недостатка, называемого эффектом памяти. Многие современные портативные устройства (планшеты , смартфоны) имеют встроенный литий — ионный аккумулятор.

Литий-ионный аккумулятор телефона

Несмотря на описанные выше преимущества, он не лишен и некоторых недостатков:

Выходит из строя из-за эксплуатации при низких или очень высоких температурах (диапазон допустимых температур довольно узкий);

Высокие производственные затраты при изготовлении;

Необходимость поддерживать заряд (при глубоком разряде элемент повреждается);

Относительно небольшой период эксплуатации (устаревает за 2-3 года).

Литий — полимерные аккумуляторы, представляющие собой усовершенствованный вариант предыдущего вида. Вместо электролита используется полимерная масса. Она невзрывоопасна, позволяет создавать аккумуляторы практически любой формы. Остальные характеристики устройств остались прежними.

Литий-полимерный аккумулятор телефона

В зависимости от конструктивных особенностей мобильного устройства, все аккумуляторы можно разделить на:

Съемные – те, который пользователь может без труда извлечь самостоятельно, отсоединив крышку для открытия батарейного отсека. Как правило, съемные батареи устанавливают в бюджетные смартфоны.

Несъемные – находящиеся внутри корпуса, разборку которого может выполнить только квалифицированный специалист, имеющий соответствующие оборудование и инструменты. Хорошим примером служит продукция компании Apple.

Особенности аккумуляторов

Поскольку литий — ионные и литий — полимерные батареи являются наиболее распространенными в наше время, будем рассматривать именно их характеристики.

Li-ion — обозначение литий — ионных батарей. Первые батареи были представлены в начале 90-х годов. Они содержат два электрода: анод на медной фольге и катод – на алюминиевой. Между ними находится электролит (жидкий либо в виде геля). Носителями тока в таких батареях являются положительно заряженные ионы лития.

В первых батареях использовали анод металлического лития, который при вступлении в контакт с некоторыми другими веществами, содержащимися в АКБ, способствовал выделению газа. По этой причине батареи «вздувались ».

Вздутие аккумулятора литий-ионного в телефоне

В некоторых бюджетных смартфонах подобная проблема не устранена даже сейчас. Поэтому рекомендуется использовать только подходящие по параметрам тока зарядные устройства; спустя большое число циклов заряда/разряда выполнять замену аккумуляторной батареи (АКБ ).

С целью повышения безопасности эксплуатации литий — ионных батарей в них встраивают микроконтроллеры. Они выполняют следующие функции:

  • Контролируют глубину тока АКБ;
  • Управляют количеством потребляемого тока;
  • Предотвращают перезаряд батареи.

Когда требуется замена

Основной характеристикой АКБ является ее емкость. Она характеризует количество тока, который может накапливать аккумулятор во время полной зарядки для обеспечения автономной работы портативного устройства. Параметр измеряется в следующих единицах – мАч (миллиампер -час). В современных смартфонах устанавливают АКБ емкостью 2000-6000 мАч.

Аккумулятор телефона на 2000 мАч

Со временем емкость батареи снижается из-за происходящих внутри химических процессов. Чем ниже фактическая емкость по отношению к заявленному производителем параметру, тем быстрее необходима замена элемента.

Основные признаки резкого снижения емкости:

  • Сильный нагрев при несущественных нагрузках;
  • Внезапное отключение, даже если индикатор не показывал полный разряд;
  • Вздутие аккумулятора;
  • Слишком быстрый разряд.

Как продлить срок эксплуатации

Чтобы избежать быстрого выхода из строя АКБ, нужно соблюдать следующие простые правила:

  • Не заряжать полностью каждый раз. 90-95% — вполне достаточно.
  • Избегать полного разряда, при котором устройство отключается самостоятельно.
  • Использовать режим сохранения энергии, если функция доступна.
  • Выполнять калибровку контроллера – хотя бы раз в месяц делать полный цикл разряда/заряда.

В новых смартфонах устанавливают дополнительные контроллеры питания/заряда на схему. Если они работают некорректно, могут появиться признаки, свидетельствующие о выходе из строя АКБ. Лучший вариант – обратиться в сервисный центр. Только опытные специалисты смогут установить истинную причину быстрого разряда или внезапного отключения устройства.

Читайте также:  Где принимают аккумуляторы волгоград

Источник

Анатомия мобильного аккумулятора

Тысячи мобильных гаджетов нуждаются в бесперебойных поставках энергии в свои маленькие тела. Энергоносителем для таких устройств выступают аккумуляторы, запасающие электричество в ячейках. В отличие от обычных батареек, они способны выдержать до 15 000 циклов заряда-разряда.

Устройство аккумулятора

Классическая батарея — банка с положительно заряженным графитовым анодом и отрицательно заряженным катодом, между которыми находится пористая прокладка, покрытая активным веществом — электролитом. Электрический заряд хранит в себе положительно заряженные ионы, выстраивающиеся в кристаллическую решетку токопроводящего электролита. При зарядке, ток гонит ионы к аноду, при разрядке они меняют свое направление, отправляясь обратно к катоду.

Сейчас выделяют три основных типа перезаряжаемых батарей: металл-гидроидные (Ni-MH), никель-кадмиевые (Ni-Cd) и литий-ионные (Li-ion).

Ni-cd и Ni-MH злопамятные. Они запоминают, что их уже зарядили, и теряют часть емкости при новой попытке заправить их под завязку — процесс получил название «эффект памяти». Именно из-за этого особой популярности у переносных устройств они не завоевали.

В свою очередь литиевые подразделяются на кобальтовые, марганцевые и титанатные. Именно о них мы и поговорим в данном блоге, ведь только Li-ion оптимально зарекомендовали себя среди мобильных устройств.

Литиевое семейство

LiCoO2 — химическое соединение литий-кобальта, которое отличается высокой энергоемкостью с номинальным напряжением в 3,6 В и пиковым — 4,2 В. Легкие, емкие, быстро заряжаются и гарантированно обеспечивают стабильную работу шуруповерта, ноутбука, телефона на протяжении до 1000 перезарядок. Единственный минус — высокая цена кобальта, из которого делают катод.

LiMn2O4 — литий-марганцевые батареи имеют более высокое напряжение при сниженном жизненном цикле — 700 перезарядов. Применяются в энергоемких гаджетах.

LiNiMnCoO2— удачный результат симбиоза, получивший неоспоримое преимущество. Литий-никель-марганец-кобальтовые аккумуляторы могут перезаряжаться до 2000 раз, в каждой банке до 2800 мА·ч. Используются для создания источников питания для автомобилей, гироскутеров.

Li4Ti5O12 — литий-титанатный конкурент вышеописанного аккумулятора. Заряжается в 5 раз быстрее, но выдает низкий ток и не так энергоэффективен. Размер батареи на 200-300% больше LiNiMnCoO2 при равном объеме, из-за этого не может применяться в носимых устройствах. Литий- титанатные аноды испускают дух только после 15 000 циклов и эффективно противостоят холоду, поэтому их используют в Московских электробусах.

Li-pol — литий-полимерные аккумуляторы на 25% энергоэффективнее, но при этом быстрее деградируют, способны перезаряжаться около 1000 раз. Полимер позволяет делать батарею гибкой, благодаря этой технологии появилось большое количество сгибаемых портативных устройств.

Отрицательная черта всего семейства литий-ионных батарей — чувствительность к сильным токам и страх перед полной разрядкой. Под высокой нагрузкой они теряют часть «жизненных сил» и быстрее выходят из строя. Решают эту проблему контроллеры заряда, следящие за силой тока и нагревом батарейки. Чем полней коробочка, тем жарче внутри, именно поэтому быстрая зарядка работает только до 50%, затем интенсивность заполнения емкости снижается. Подробнее можно ознакомиться здесь.

Проблема недержания

Отработав несколько сотен циклов, батарея начинает деградировать, частично теряя способность удерживать заряд. Процесс заполнения батареи энергией похож на накачку водонапорной башни. Чтобы поднять жидкость вверх, потребуется энергия, назад вода бежит своим ходом. Тоже происходит и с ионами, чтобы оторвать их от катода, требуется ток, от анода они убегают самостоятельно.

Тепло и мороз

Высокие температуры, равно как и мороз, негативно влияют на поведение накопителя. Набившись стайкой в банку, ионы провоцируют повышение градуса по Цельсию. Каждый раз, когда аккумулятор «жарится» под нагрузкой или при зарядке, часть ионов слипается, лишаясь возможности двигаться и передавать энергию.

Холод тоже негативно влияет на способность батареи к удержанию энергии и способен нанести необратимый урон. Почему аккумуляторы теряют стойкость на морозе и как уберечь свой гаджет от быстрой потери заряда, вы можете прочитать в блоге на эту тему.

Кислая проблема

С точки зрения химии в батарее происходит окислительно-восстановительный процесс, его проявление иногда заметно на поверхности батарей, покрывшихся белым/зеленым порошком — окисью. Катод и анод предают энергию через коллектор тока, связанный с ними клейким материалом. Со временем «сцепка» осыпается из-за циклов нагрева и охлаждения, обнажая алюминиевую ножку коллектора. Анод передает эстафету коррозии коллектору, который по своей ножке поднимает окись вверх. Катод состоит из графита, который может покрыться налетом, но передать окись металлу не способен. Иногда к ним присоединяется электролит, выливающийся из-за повреждения банки, слишком разросшимся кристаллом — это процесс сопровождается вздутием. Батарея — должна быть герметична, если окись вышла посмотреть, что делается в большом мире, внутри полный аут, остается только выкинуть.

Что в итоге?

Идеальных аккумуляторов не существует, более чем за 100 лет производства инженеры разработали десятки видов накопителей энергии, но не смогли создать универсального. Подбирая аккумулятор, необходимо ориентироваться на конкретные задачи, выбирая между объемом и мощностью.

Источник

Аккумуляторы в смартфонах: основные виды, их плюсы и минусы

Год от года аккумуляторы в смартфонах становятся всё более совершенными: увеличивается их емкость, уменьшаются вес и габариты, исчезают недостатки.

Читайте также:  Аккумуляторы для шуруповертов hitachi bcl1415

Не стоит забывать и про экологическую безопасность, ведь эта деталь считается наиболее «грязной» в современных гаджетах.

Посмотрим, какие же «батарейки» можно встретить сегодня в мобильных устройствах.

Основные виды аккумуляторов

На протяжении истории развития сотовых телефонов в них использовалось четыре вида батарей:

  • никель-кадмиевые;
  • никель-металлогибридные;
  • литий-ионные;
  • литий-полимерные.

К настоящему времени в арсенале разработчиков остались два последних типа как наиболее технологичные, эффективные и «чистые». Именно эти виды аккумуляторов можно встретить в описаниях большинства смартфонов.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Этот тип источников питания пришел еще из домобильной эры. Первые образцы известны с конца XIX века. До конца минувшего столетия промышленники предпринимали многочисленные попытки избавиться от присущих им недостатков, и в какой-то мере им это удалось.

Так или иначе, особого выбора у разработчиков первых мобильных устройств просто не было. Основные претензии заключались в следующем:

  • использование в конструкции вредных для здоровья человека токсичных металлов;
  • недостаточная емкость батареи;
  • ограниченное число циклов заряда/разряда;
  • низкая технологичность в производстве, приводящая к повышению себестоимости;
  • так называемый «эффект памяти».

Последний состоял в том, что при зарядке не до конца разряженной батареи ее емкость уменьшалась на определенную величину. Как следствие, перед первым использованием аккумулятор приходилось несколько раз прогонять через цикл полного заряда-разряда.

Имелись у таких источников питания и плюсы – широкий диапазон рабочих температур. Тем не менее, минусов было существенно больше, и при попытке справиться с ними был создан следующий тип батареи.

Никель-металлогибридные аккумуляторы

В них отсутствовал токсичный кадмий, при одном упоминании о котором с особо впечатлительными защитниками природы случается истерика. Кроме того, эффект памяти был выражен значительно слабее.

Также повысилась и емкость, а себестоимость, напротив, немного снизилась. Но были по сравнению с NiCd аккумуляторами и серьезные недостатки:

  • необходимость использования сложного зарядного устройства;
  • уменьшение числа циклов заряда/разряда.

Оба вида батарей были подвержены достаточно высокой степени саморазряда, что серьезно ограничивало автономность мобильных устройств на их основе. И когда на горизонте появилось следующее поколение, конструкторы с радостным визгом вышвырнули их на свалку истории.

Литий-ионные аккумуляторы

Этот тип батарей вызвал настоящую революцию в мире гаджетов.

Отныне длительность их работы в режиме ожидания возросла в разы. Исчез и набивший оскомину эффект памяти, хотя некоторые особо продвинутые пользователи по старой памяти продолжают «тренировать» аккумуляторы своих девайсов.

Большинство представленных сегодня на рынке моделей смартфонов оснащено именно этим типом аккумулятора.

Но есть у них и недостатки, причем достаточно неприятные:

  1. Узкий диапазон рабочих температур.
  2. Потенциальная опасность разрушения батареи при глубоком разряде или перезарядке.
  3. Быстрое «старение», спустя 2-3 года выводящее аккумулятор из строя.
  4. Довольно высокая себестоимость.

Следует сказать, что со времен первого появления в магазинах этого типа источника питания недостатки были существенно нивелированы. Но производителям хотелось большего.

Прежде всего, их не устраивала достаточно высокая себестоимость, поэтому был создан очередной тип батареи.

Литий-полимерные аккумуляторы

В них взрывоопасный электролит уступил место полимерной массе. Цена таких источников питания снизилась незначительно, главным образом – из-за необходимости использования более сложных защитных схем. Мощность тоже не слишком увеличилась.

Но зато твердый полимер хорош тем, что развязал руки дизайнерам, позволив по своему усмотрению выбирать форму и размер элемента. Приблизительно в это время появилось множество сверхтонких моделей смартфонов с несъемными аккумуляторами.

Оба типа литиевых батарей имеют общий недостаток: вне зависимости от интенсивности использования и числа циклов заряда/разряда их емкость постепенно снижается. И уже спустя пару лет гаджет со спокойной совестью можно выбрасывать. Или, скажем, повесить на стену в качестве экзотического украшения.

Считается, что литий-полимерный тип чуть менее «живучий», но эта информация – из разряда мифов, встречаются примеры, как подтверждающие, так и опровергающие это утверждение. Так что наверняка отличить правду от вымысла не представляется возможным.

Технология быстрой зарядки

Нередко от продавцов, предлагающих купить смартфон, можно услышать о некоем аккумуляторе с функцией быстрой зарядки.

Особо продвинутые пугают покупателей еще и внушительно звучащим Qualcomm Quick Charge, а самые матерые добавляют еще и версию – 2.0 или 3.0. Что же это за чудо-батареи такие?

В действительности никакого отношения к типу источника питания эта технология не имеет. Она всего лишь позволяет использовать увеличенную силу тока, благодаря чему время зарядки существенно сокращается.

А чтобы не возник губительный перезаряд и зарядка осуществлялась правильно – следит чипсет, в котором, собственно, эта технология и реализована. На сегодняшний день она отлично отработана, и угрозы гаджету при ее использовании не возникает.

Подводя итоги, можно сказать: основными типами аккумуляторов в смартфонах сегодня являются литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные (Li-Pol). В моделях мобильных устройств можно встретить как те, так и другие, и какой-то альтернативы им в обозримом будущем не просматривается.

Но зато массовое внедрение таких батарей превратило литий в стратегически значимый элемент, а страны, располагающие залежами минералов, его содержащих – в объекты коммерческого (и не только) интереса транснационального капитала.

Источник