Новые мобильные телефоны могут заряжаться абсурдно быстро. Нагреет батарею, но выдержит

Последний рекорд сократил время зарядки мобильного телефона до невероятных пяти минут. Китайский производитель Redmi показал новую версию телефона Note 12 Discovery Edition с аккумулятором емкостью 4100 мАч. Зарядное устройство может заполнить этот аккумулятор «с нуля до ста» менее чем за пять минут.

Посмотрите демонстрацию быстрой зарядки (таймлапс):

Динамику зарядки также можно вывести из опубликованного видео. Производитель заявляет максимальную мощность зарядки 300 Вт, в демонстрации зарядки она достигает «всего» чуть более 290 Вт. Мощность, конечно, самая высокая в начале зарядки. Через три минуты, когда индикатор находится на уровне 70 процентов, скорость зарядки постепенно снижается.

Это также означает, что всего трех минут зарядки должно хватить примерно на день обычного использования телефона. Зарядка в этой технической демке, видимо, специально оптимизирована, чтобы показатель доходил до ста процентов незадолго до пятиминутной отметки.

Именно этого рекордсмена пока нет на рынке. И неизвестно, когда и поступит ли эта конкретная версия в продажу. Тем не менее, это демонстрация того, что технически возможно.

В этом году другой китайский производитель Realme продемонстрировал зарядку на скорости 240 Вт, что соответствует заправке аккумулятора емкостью 4600 мАч менее чем за 10 минут.

В последние годы зарядка телефона стала значительно быстрее. Если еще в 2013 году максимальная мощность зарядки составляла около 10 Вт, то в 2018 году она уже составляла пятьдесят Вт, а в 2021 году — даже 120 Вт. Это соответствует производительности зарядки, сравнимой с мощным зарядным устройством для ноутбука.

Быстрая зарядка предлагает производителям возможность выделиться среди конкурентов. Затем это облегчает жизнь пользователям и в значительной степени устраняет «страх выносливости», который был у большинства пользователей смартфонов первого поколения. Однако возникает вопрос, не вредно ли это для аккумулятора. Ответ не совсем однозначный.

Аккумулятор в смартфоне работает по принципу химической реакции. В частности, в литий-ионных батареях используется движение ионов лития между катодом и анодом.

Чем быстрее он должен заряжаться (или разряжаться), тем быстрее должен происходить обмен заряженными частицами между двумя электродами. Основным ограничением является скорость, с которой в аккумуляторе может протекать соответствующая химическая реакция, объясняет Павел Хржина из Департамента электротехники, FEL Чешского технического университета. «Для упрощения можно представить, что в случае толстого слоя активной материи потребуется больше времени для зарядки аккумулятора, то есть для того, чтобы вся материя использовалась для накопления».

Понятно, что дизайнеры хорошо осведомлены об этом ограничении. Поэтому батареи, предназначенные для электроники, имеют очень тонкие слои активного вещества. «Если зарядная мощность достаточна, реакция может происходить на большой площади», — говорит Хрзина.

Другими словами, в правильно сконструированной батарее, а большинство батарей для мобильных телефонов, например, в настоящее время рассчитаны на быструю зарядку, химические процессы, необходимые для зарядки, могут происходить быстро.

Это не означает, что они не могут быть повреждены зарядкой такой высокой мощности. Например, батареи могут быть сконструированы таким образом, что они могут заряжаться неравномерно и тем самым повреждать себя. «Могут появиться локальные неоднородности, некоторые части батареи могут заряжаться раньше, чем остальные, и тогда они перегружаются», — объясняет Хржина.

Чрезмерный нагрев батареи отходящим теплом также представляет опасность для сокращения срока службы при быстрой зарядке. Зарядка никогда не бывает полностью эффективной, и часть электричества превращается в тепло. А более высокие температуры вредны для аккумуляторов, не говоря уже об опасности воспламенения.

Медленная зарядка в этом отношении более выгодна, так как отработанного тепла значительно меньше. Мощность зарядки 4,5 Вт (USB 3.0) или 300 Вт имеет огромное значение. Во втором случае выделяется примерно в 70 раз больше тепла, которое надо куда-то отводить. А поскольку в телефонах нет «контуров охлаждения», он должен пассивно рассеиваться на аккумуляторе и телефоне.

«Существует прямая связь между сокращением срока службы и нагревом батареи в результате этих так называемых омических потерь», — говорит Павел Хрина. Однако быстрая зарядка вредна не только для аккумуляторов, отмечает чешский эксперт: «Литиевые не очень хороши, если мы долго держим их на зарядке».

Поэтому быстрая зарядка длится не все время и производительность постепенно падает. «Вы можете думать о батарее как о губке», — описал Артур Ши из iFixit. «Когда вы впервые наливаете воду на сухую губку, она быстро впитывается. Это соответствует фазе быстрой зарядки аккумулятора. «Но если вы продолжите лить воду на все более влажную губку с той же скоростью, жидкость начнет скапливаться на поверхности, потому что частично намокшая губка не может впитать столько воды.

Поэтому, в конечном итоге, срок службы аккумулятора определяется тем, насколько большое внимание конструкторы и производители уделяли как конструкции и производству самого аккумулятора, так и системе его обеспечения: «В настоящее время срок службы аккумулятора составляет в первую очередь определяется системой, которая управляет его работой», — отмечает Хржина. То есть электроника и управляющее ПО, следящие за рабочими параметрами и не допускающие их превышения.

Система заботится, например, о том, чтобы напряжение на элементе не превышало заданных максимальных значений, о том, чтобы батарея не заряжалась слишком быстро, если она имеет низкую температуру, чтобы она не разряжалась слишком быстро, и о других параметрах. Даже с батареями это зависит в первую очередь от того, как с ним обращаются.

Так что срок службы аккумулятора во многом зависит от того, что производитель сделал для его долговечности еще до того, как вы взяли телефон в руки. Как ни парадоксально, скачки в скорости зарядки могут привести к ухудшению долговременной выносливости. В то время как скорость зарядки можно продемонстрировать в одном коротком видео, длительное время автономной работы оказывается более сложным.