Satura rādītājs:
Esmu pārliecināts, ka esat ievērojis, ka redzat ievērojamas atšķirības, cik labi tālruņa akumulators iztur lādēšanu pēc apmēram gada. Ja tālruni glabājat pietiekami ilgi, tā akumulatoram var nebūt pat pietiekami daudz uzlādes, lai izdzīvotu veselu dienu. Vai esat kādreiz domājuši, kāpēc?
Baterijas: kā tās darbojas?
Elektrība nav maģiska. Faktiski tas ir diezgan garlaicīgs temats lielākajai daļai no mums, un mēs vēlamies, lai tas tur atrastos tikai tad, kad mums tas ir jāizmanto. Bet, lai saprastu, kāpēc jūsu tālrunim tagad ir jāuzlādē vairāk, nekā tas bija, kad pirmo reizi to iegādājāties, jums mazliet jāzina par akumulatora darbību. Neuztraucieties, mēs šeit pieturēsimies pie pamatiem.
Elektrība, tāpat kā jebkura veida enerģija, nav lieta, ko varat radīt. Visas lietas, kuras mēs uzskatām par elektrības "ražošanu", faktiski tikai pārveido vienu enerģijas veidu citā, un akumulators izmanto ķīmisku reakciju (enerģiju), lai izveidotu elektrisko lādiņu, kuru laika gaitā var izmērīt. Lai izveidotu šo lādiņu, var izmantot dažādus materiālus, un tie dos atšķirīgus rezultātus. Savos tālruņos mēs izmantojam litija akumulatorus, jo tie nodrošina pienācīgu jaudu par saprātīgām izmaksām.
Paredzamais tālruņa akumulatora darbības laiks ir tieši tāds - aptuvens.
Tālruņa akumulatorā atradīsit trīs komponentus, kas ir svarīgi tam, par ko mēs runājam: negatīvu elektrodu (ko sauc par anodu un parasti izgatavotu no grafīta), pozitīvu elektrodu (ko sauc par katodu un izgatavotu no litija sajaukuma un citi metāli) un elektrolīta šķīdumu. Ķīmiskās vielas starp šīm trim lietām ir vienkāršas, tāpēc tās var izmantot enerģijas uzkrāšanai. Kad jūs uzlādējat elektrodus (no jūsu lādētāja), litija joni ir pozitīvi uzlādēti un tiek piesaistīti negatīvajam elektrodam. Izvelkot lādiņu no akumulatora, šie litija joni zaudē pozitīvo lādiņu un vairs netiek piesaistīti negatīvajam elektrodam. Jo ilgāk jūs velkat uzkrāto enerģiju prom no uzlādēta akumulatora, litija jonu skaits, kas vairs netiek uzlādēts, palielinās, līdz vairs nav pietiekami daudz no tiem, lai ražotu izeju, un akumulators ir izlādējies. Iespraudot to lādētājā, šis cikls tiek atiestatīts.
Šeit svarīgs vārds ir “cikls”. Tā kā baterijas ir paredzētas lādiņu glabāšanai, ir grūti izmērīt to izmantojamo laiku kā laika vienību. Akumulators, kas jums ilgst divus gadus, kādam citam var ilgt tikai sešus mēnešus, jo tas tiek izmantots atšķirīgi. Lai mēs varētu novērtēt, cik ilgi varētu gaidīt, ka tie ilgs, akumulatora ilgmūžību mēra ar uzlādes cikliem. Tālruņa akumulators parasti ir paredzēts aptuveni 500 līdz 600 cikliem, un cikls tiek definēts kā pilnīgi izlādējuša akumulatora uzlādēšana līdz 100%, pēc tam to atkal iztukšojot līdz nullei. Akumulatora uzlādēšana, ja tam ir atlikuši 50% uzlādes, pēc tam tā izlādēšana līdz 50% ir daļējs cikls, tāpēc dzirdēsit cilvēkus sakām, ka jums jāuzlādē akumulators, pirms tas izlādējas, kā arī dzirdēsit, kā cilvēki stāsta jums pretējo. kā veidi, kā izspēlēt sistēmu un novērst šo 500. ciklu. Protams, tas nedarbojas, jo akumulators faktiski neskaita uzlādes ciklu skaitu. Pieci simti ir tikai aprēķins.
Bet ilgmūžību var izmērīt ciklos atkarībā no tā, kas notiek, kad uzlādējat akumulatoru, un kā tas ietekmē nākamos uzlādes ciklus, enerģijas daudzumu, ko var uzglabāt, un akumulētās uzlādes potenciālu (domājiet, cik voltu).
Oksidēšanās un efektivitāte ienīst viens otru
Tā kā elektrotransportlīdzekļi ir īsta lieta un to izmantotās baterijas ir pārmērīgi dārgas, ir veikti daudz pētījumu par to, kāpēc litija jonu akumulatori to ekspluatācijas laikā noārdās. Par laimi, tas attiecas arī uz lētākajām (bet tomēr dārgajām) baterijām, kas atrodas mūsu tālruņos, un tas notiek ķīmisko izmaiņu dēļ, kas notiek akumulatoru uzlādes laikā.
Mēs zinām, ka akumulatora uzlāde pozitīvi uzlādē litija jonus, kurus pēc tam magnētiski (elektrība ir magnētisms) piesaista negatīvais elektrods. Piesaistot arvien vairāk un vairāk uzlādētu jonu, potenciālā starpība starp negatīvo un pozitīvo elektrodiem palielinās. Tādā veidā jūs izmērāt spriegumu - potenciālo enerģijas starpību starp diviem elektrodiem. Kad akumulators sasniedz noteiktu rādījumu, akumulators tiek uzskatīts par pilnībā uzlādētu. Izlādējot akumulatoru, notiek tieši pretēji, un potenciālu starpība samazinās, līdz tā sasniedz nulli, jo negatīvajā elektrodā vairs nav pozitīvi lādētu jonu. Bet tas nenozīmē, ka negatīvais elektrods ir tīrs un tieši tāds pats kā tas bija pirms jūsu iesākšanas.
Elektrodi oksidējas. Tādā pašā veidā ūdens un gaiss var izraisīt dzelzs sarūsēšanu (no kurienes nāk vārds oksidācija), litija, grafīta un elektrolītu sāļi izraisīs elektrodu oksidēšanu. Kad katrs pozitīvi lādēts jons tiek atdalīts no anoda akumulatorā, paliek mikroskopisks daļiņu slānis un tas ir ķīmiski saistīts ar grafīta anodu. Šīs daļiņas ir izgatavotas no litija oksīda (ar skābekli saistītā litija) atomiem un litija karbonāta (litija, kas saistīts ar oglekli) atomiem, kuriem nevienam nav tādu pašu ķīmisko vai elektrisko īpašību kā grafītam. Šis slānis traucē uzlādes / izlādes ciklu un mainās gan potenciāla (sprieguma) starpība, gan pielādēto jonu skaits. Galu galā izmaiņas ir pietiekami, lai pamanītu. Ja jūs turpināt lietot akumulatoru un uzlādēt to kā parasti, jūs nonākat līdz vietai, kur nav pietiekami daudz enerģijas, kas tiek uzkrāta tālruņa barošanai.
Akumulatora uzlādēšana būtiski maina elektrodu sastāvu un ietekmē tā uzlādes veidu nākotnē.
Dažādu veidu litija kompozīcijas, kā arī dažādi sāļi, ko izmanto elektrolīta šķīdumā, ietekmē to, cik daudz no šiem nogulsnēm ir atstāts uz elektrodu. Bet materiāli, kas nodrošina tīrāku ciklu, ne vienmēr ir vislabākie, jo tie nespēj nodrošināt tik daudz enerģijas. Mēs vēlamies, lai mūsu tālruņos būtu ietilpīgas, mazjaudas baterijas, jo tās ir drošākas nekā lieljaudas baterijas (un maksā mazāk), un mēs vēlamies, lai tās mūsu tālrunim nodrošinātu enerģiju tik ilgi, cik vien iespējams. Elektriskais transportlīdzeklis var izmantot lielas ietilpības, lieljaudas akumulatorus, jo tos aizsargā ciets rāmis un tie nav tikpat ticami sabojāti. Tie ir nepieciešami, jo automašīnai jāspēj nobraukt lielus attālumus starp uzlādēm. Bet arī Tesla Model S rezerves akumulatora izmaksas ir 12 000 USD. Daļa no šīm izmaksām nāk no dārgajiem materiāliem, ko izmanto litija, niķeļa, kobalta un alumīnija oksīda akumulatora celtniecībai, nevis par pamata litija-kobalta akumulatoriem, ko izmanto tālrunī un kuriem nav gandrīz tikpat daudz ciklu, pirms tie noārdās.
Spriegumam ir nozīme
Viens no lielākajiem faktoriem, kas var ietekmēt litija jonu akumulatora ciklu ilgumu, ir tā spriegums. Telefoni un automašīnas nav vienīgās lietas, kas paredzētas darbībai ar uzlādējamām litija baterijām, un 2015. gadā ASV Enerģētikas departaments iztērēja daudz naudas un laika, lai precīzi redzētu, kas rada problēmas un kā tās mazināt, jo satelīti izmanto litija baterijas un saules lādētāji. Pētījumos atklājās, ka pēc pašas akumulatora sastāva nākamais lielākais vaininieks, kas var ietekmēt akumulatora ilgmūžību, ir lādēšanas spriegums un aizturētās lādiņa spriegums.
Ķīmija, kas liek litija akumulatoram darboties, dabiski noārda anodu, un tas ir tas, par ko mēs runājām iepriekš. Bet, ja jūs uzlādējat akumulatoru ar vairāk nekā 3, 9 voltiem vai uzlādējat lādiņu ar potenciāla starpību lielāku par 3, 9 voltiem, tāda pati veida degradācija notiek ar katodu (pozitīvais elektrods). Tas būtībā samazina akumulatora ilgmūžību uz pusēm. Uzlādes spriegums un turētais spriegums būtībā ir viena un tā pati lieta, jo jūs aizraujat visas akumulatora sastāvdaļas, taču uzlādēšana rada arī siltumu, un jo lielāks lādēšanas spriegums, jo karstāks tas būs. Karstums, kas rodas, ja akumulators tiek uzbudināts virs 3, 9 voltiem, vēl vairāk pasliktina katoda sadalīšanos.
Nav neviena slepena bateriju ražotāju kabineta, kas cenšas mūs vilināt; tā visa ir ķīmija.
Citiem vārdiem sakot, spriegumi, kas nepieciešami, lai darbinātu mūsdienīgu tālruni un ātri uzlādētu tā akumulatoru, nozīmē, ka gandrīz nav iespējams "salabot" lietas. Ikviens, kam ir urbis ar akumulatoru, ir redzējis to darbībā. Instrumentā izmantotās 12 vai 14 voltu baterijas neprasa tikpat daudz ciklu, cik mūsu tālruņos. Tie glabā un darbojas ar lielāku spriegumu, uzlādē ar augstāku spriegumu un ir daudz karstāki, un tos var pamanīt tikai pēc dažiem uzlādes cikliem. Viņi izmanto tās pašas litija bāzes baterijas kā tālrunis, jo, izmantojot dažādus materiālus, ko mēs redzam Tesla S akumulatorā, tie sadārdzinātos, un tiem vienkārši nav ļoti ilgs kalpošanas laiks. Paldies Dievam, ka mēs varam pārstrādāt lielāko daļu materiālu tajos, un mēs neslīkstam jūrā ar nolietotām Makita un Porter-Cable baterijām, kuru litijs ir dārgāks nekā zelts.
Labā ziņa ir tā, ka visi uzņēmumi, kas ražo litija baterijas, strādā pie tā, lai padarītu lietas labākas. Kurš var nākt klajā ar pirmo akumulatoru, kas kalpo ievērojami ilgāk, no tā nopelnīs daudz naudas. Viss, ko mēs varam darīt, ir uzlādēt mūsu tālruņus, kad tie ir jāuzlādē, un jāzina, ka akumulatoru ražotāji nekonstatē sazvērestību, lai mūs biežāk iegādātos jaunus produktus.
Šiem Android tālruņiem ir vislabākais akumulatora darbības laiks
