Почему и каким образом быстрая зарядка смартфонов «убивает» их аккумуляторы, и как этого избежать

    Современные смартфоны имеют функцию быстрой зарядки, благодаря которой разряженный в нуль аккумулятор может полностью зарядиться буквально за 30 – 40 минут. В свое время маркетологи неистово верещали о преимуществах этой функции, которые столь очевидны, что оспорить их просто невозможно. Но о побочных негативных эффектах этого «лекарства» они сознательно умалчивали, а они есть, и достаточно серьезные. Чтобы разобраться, какую опасность может нести режим «быстрой зарядки» очень кратко расскажу об устройстве и принципе работы аккумуляторов ваших смартфонов, планшетов и других девайсов.

  Во всех современных девайсах, будь то ноутбуки, фотоаппараты, планшеты, смартфоны, используются литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы. 

 Устройство Li-ion аккумулятора

  Конструктивно Li-ion аккумулятор состоит из герметичной колбы, которая имеет предохранительный клапан (но не всегда) для стравливания избыточного давления из аккумулятора, возникающего из-за газовыделения при интенсивном разряде или заряде. В колбе размещаются два электрода, «плюс» и «минус». Они разделены пористым сепаратором пропитанным электролитом. 

  Сепаратор исключает непосредственное соприкосновение разноименных электродов, а электролит является непреодолимой преградой для электронов и с легкостью пропускает ионы. Это свойство электролита, а также способность атомов лития легко терять электроны, становясь ионами, и позволяют аккумулятору отдавать энергию при разряде и накапливать ее при заряде.          

  Положительный электрод как раз и состоит из оксида лития нанесенного на алюминиевую фольгу, а отрицательный электрод из пористого графита, нанесенного на медную фольгу. В обоих случаях фольга исполняет роль проводника тока.

Как происходит зарядка Li-ion аккумулятора

  Сначала зарядим аккумулятор. Для этого необходимо подключить внешний источник питания к клеммам аккумулятора. К электроду из оксида лития подключаем «плюс» источника питания, а к электроду из графита «минус». 

  При этом источник питания «плюсом» начинает «вытягивать» электроны из оксида лития и «перекачивать» их через себя в графитовый электрод, где электроны равномерно размещаются в его слоях. Одновременно с этим атомы лития, оставшиеся без электронов, становятся ионами и под действием электрического поля источника питания устремляются через сепаратор также к графитовому отрицательному электроду. После того, как все электроны и ионы лития переместятся в графит, заряд аккумулятора будет окончен. Причем графитовый электрод в химической реакции не участвует, а является своеобразным «складом» для хранения электронов и ионов.

Как происходит разряд Li-ion аккумулятора

  Теперь разрядим аккумулятор. Для этого подключим к его клеммам нагрузку, например лампу. 

  Электроны при этом, находящиеся в избытке в слоях графитового электрода начинают через нагрузку перетекать в оксидно-литиевый электрод, создавая в цепи электрический ток. Одновременно туда же перемещаются через сепаратор и ионы. Они захватывают электроны и в виде оксида лития накапливаются на электроде. Когда все ионы и электроны переместятся в оксидно-литиевый электрод, разряд будет окончен.

Как разрушаются Li-ion аккумуляторы при «быстрой зарядке»

  Так почему же «быстрая зарядка» убивает аккумуляторы. Дело в том, что эта функция использует повышенный ток зарядки, который закачивает в аккумулятор некоторое количество энергии значительно быстрее, чем в режиме стандартного заряда. А Li-ion аккумуляторы очень чувствительны к повышенному току зарядки. Он заставляет ионы перемещаться к графитовому электроду с гораздо большей скоростью, чем при стандартном токе. Это приводит к тому, что за единицу времени количество ионов добравшихся до графитового электрода становится значительно больше, чем электрод может полноценно «усвоить». Полноценное «усвоение» заключается в неспешном, равномерном размещении ионов между слоями графита по всему объему электрода. Так вот, при большом количестве ионов они не будут успевать проникать вглубь электрода, и будут скапливаться на его поверхности. Это приведет к тому, что к «застрявшим», неподвижным ионам будет прикладываться энергия, которая превратит их в нейтральные атомы лития. Они осаждаются на электродах в виде гранул металла, и в дальнейшем не принимают участия в работе аккумулятора. Это происходит при каждом цикле зарядки, и остаточная емкость аккумулятора будет быстро уменьшаться. Этот процесс необратим и называется «литиевое осаждение». 

  В среднем постоянное использование «быстрой зарядки» уменьшает ресурс аккумуляторов, выражающийся в циклах заряда/разряда на 30 – 40% относительно режима стандартного заряда. Этот факт пришлось признать таким известным компаниям, как Samsung и Apple.

  Кроме того быстрая зарядка значительно увеличивает риск взрыва аккумулятора с фейерверком. 

  Это может произойти из-за сильного увеличения температуры аккумулятора вплоть до плавления в нем лития. И из-за интенсивного выделения газов при нагреве, которые не будут успевать выводиться через предохранительный клапан и разорвут корпус аккумулятора.

  Причиной нагрева и газообразования является то, что каждый аккумулятор имеет внутреннее паразитное сопротивление и проходящий через него зарядный или разрядный ток приводит к нагреву этого сопротивления, то есть аккумулятора. И чем больше будет ток, тем сильнее будет нагрев и интенсивней газообразование. В конце концов, аккумулятор и не выдерживает такого издевательства.  

  Многие скажут, что это ерунда. Что производители не дураки, они все рассчитывают, все проверяют по сто раз и испытывают по пятьсот раз. Процесс заряда и разряда контролируются суперконтроллерами, которые не позволят аккумулятору войти в опасный режим и «сдетонировать».

  Но я скажу, что это не так. Есть масса фактов отзывных компаний производителями целых линеек моделей смартфонов из-за выявления в них опасных инженерных просчетов приводящих к взрывам и возгораниям аккумуляторов. А сколько людей получили ожоги, сколько сгорело квартир, домов.

  Один из известных примеров – это многострадальный самовоспламеняющийся смартфон Samsung Galaxe Note 7, несколько отстающий от него в антирейтинге  iPhone 6 и некоторые другие. Уж эти факты вы не сможете отрицать. Поэтому будьте осторожнее.

Как избежать беды

  Использовать постоянно режим «быстрой зарядки» не стоит. Если вы никуда не спешите, и у вас есть достаточно времени для  зарядки смартфона, например вся ночь, когда вы ложитесь спать, то стоит использовать режим стандартной зарядки. Этим самым вы увеличите срок службы аккумулятора и сведете к минимуму вероятность его разрушения со спецэффектами. Но если вы, например, спешите в аэропорт на авиарейс, и у вас есть только час времени на зарядку смартфона, то в этом случае режим быстрой зарядки оправдывает свои риски. И даст возможность очень быстро зарядить смартфон. 

  Во многих смартфонах доступно программное отключение режима «быстрой зарядки», его можно найти в «Настройки» – «Батарея» – «Быстрая зарядка» и отключить ее, а при необходимости включить. 

  В разных моделях путь к управлению режимом «быстрой зарядки» может несколько отличаться. Если в смартфоне нет возможности программного отключения, тогда можно просто воспользоваться менее мощным блоком питания.

  Пишите в комментариях, пользуетесь ли вы режимом «быстрой зарядки». И ощутили ли вы снижение срока службы аккумулятора вашего смартфона от ее использования.