Czy można walczyć z krótkim czasem pracy baterii?

Pierwsze, co przychodzi na myśl, to stosowanie innowacyjnych technologii. Jest ich naprawdę sporo, a wiele znanych firm i uczelni na świecie zajmuje się stale udoskonalaniem baterii. Często używane są w nich materiały, o których nikt w pierwszej chwili by nie pomyślał.

Najważniejszy jest jednak fakt, że Bettery 500 IBM-a mają zapewnić aż 15-krotnie lepszą wydajność niż stosowane obecnie ogniwa litowo-jonowe. Podobna wydajność energetyczna możliwa jest więc przy 1/10 wagi klasycznej baterii. Projekt ten był początkowo przygotowywany z myślą o przemyśle motoryzacyjnym, ale IBM chce rozszerzyć go na smartfony, tablety i laptopy.

Równie ciekawy projekt superbaterii przygotowali niedawno pracownicy Uniwersytetu w Illiois. Ogłosili w kwietniu tego roku, że udało im się stworzyć nowe ogniwo, które jest aż o 2000 bardziej wydajne, a przy tym ładuje się 1000 razy szybciej. Możliwe jest to dzięki wykorzystaniu autorskich trójwymiarowych anod i katod, które mają porowata powierzchnię. Twórcy twierdzą, że udało im się przygotować miniaturowe baterie o pojemności równie dużej jak te stosowane w obecnych smartfonach. W przyszłości możliwe ma być nawet zbudowanie baterii o grubości karty kredytowej, które pozwoli na cały dzień pracy telefonu. Wizja jest piękna, ale jest też pewien haczyk - tak małe superbaterie mogą wybuchać.

Inną ciekawostką jest dość niezwykły aerografit. Ten opracowany przez niemieckich naukowców materiał jest aż 6-krotnie lżejszy od powietrza (centymetr sześcienny ma wagę jedynie 0,002 grama). Badacze z Niemiec pracują obecnie nad wykorzystaniem siateczki węglowych rurek z aerografitu (przewodzi prąd i jest elastyczna), którą można będzie wykorzystywać w bateriach litowo-jonowych. Ma umożliwić to znaczny spadek wagi ogniw oraz zwiększenie ich pojemności.

Nieco bardziej abstrakcyjnym projektem jest zastosowanie siarczku germanu. Ten półprzewodnik jakiś czas temu był wykorzystany przez zespół z Uniwersytetu w Karolinie Północnej do stworzenia kryształów-kwiatów, z których tworzone są warstwy o grubości 20-30 nm. Nakładanie kolejnych warstw "kwiatów" pozwala stworzyć materiał o powierzchni zdolnej przechwycić więcej jonów niż materiały stosowane w tradycyjnych bateriach (zwiększenie pojemności ogniw).

Poruszając temat baterii przyszłości nie sposób nie wspomnieć też o grafenie, który jest uważany wręcz za "magiczny" materiał. Ta forma węgla, która może tworzyć warstwy o grubości jednego atomu, ma być w przyszłości wykorzystywana do produkcji procesorów, sensorów w aparatach czy właśnie baterii. Grupy zajmujące się rozwojem grafenu sugerują, że nowa technologia zapewni aż 10-krotnie dłuższy czas pracy baterii i skróci czas ładowania ogniwa do 15 min. Już w marcu zeszłego roku pierwsze firmy (m.in. CalBettery) zaczęły prace na produkcją grafenowych baterii.

To tylko kilka przykładów prac na ogniwami, które mogą być wykorzystywane w smartfonach. Co jakiś czas w sieci, TV czy radio możecie usłyszeć o kolejnych rewolucjach w tworzeniu i udoskonalaniu baterii. Niestety, obecnie rozwiązania te mają jedną poważną wadą - są melodiami przyszłości i minie jeszcze ładnych parę lat, zanim zaczną pojawiać się na rynku.

Nie oznacza to jednak, że postępu w pracach nie widać. Dobrym przykładem są tu np. baterie SIO/SIO+, które opracowała i ciągle ulepsza firma LG. Wykorzystywane są już nie tylko w topowych modelach (Swift G, G Pro), ale i tańszych, jak L9, L7 II czy nawet L5 II. SIO/SIO+ charakteryzują się anodami wykonanymi z krzemu, które poprawiają ogólną wydajność procesu ładowania. Pozwalają również na zwiększenie o 10-15% pojemność ogniwa bez powiększania jego rozmiarów. Niby niedużo, ale to zawsze coś.

Jednym z nich jest Monster Y430-1, którego jakiś czas temu miał okazję testować Michał. Brandowany przez Pentagrama model ma całkiem niezłe markowe podzespoły (ekran LG, układ Qualcomma), ale to bateria o pojemności 4100 mAh jest jego największą zaletą. Pozwala ona nawet na 3-4 dni pracy, a gdyby firma poprawiła nieco optymalizację oprogramowania, możliwy byłby nawet lepszy wynik. Ostatnio wyróżnił się też LG Swift L7 II, który - patrząc na półkę cenową i zastosowane podzespoły - odznacza się baterią mającą aż 2460 mAh. To dobry wynik, a nasze pierwsze redakcyjne testy pokazuję, że można liczyć na niezły czas pracy.

Ciekawym rozwiązaniem była również Motorola RAZR Maxx z baterią 3500 mAh, która przy okazji pokazywała, że duże ogniwo można włożyć nawet do smukłego telefonu. Niestety, model zniknął już niemal z polskich sklepów (po wyjściu Motki z naszego rynku), a jego następca (Droid Maxx) dostępny będzie tylko w amerykańskiej sieci Verizon Wireless. Oczywiście są też phablety, jak Galaxy Note II (3100 mAh) czy Ascend Mate (4050 mAh). Należy jednak pamiętać, że to urządzenia nie dla każdego, a większe baterie są tam zainstalowane z konkretnych powodów.

Ograniczenie zużycia energii

Aby wydłużyć czas pracy baterii, producenci coraz częściej wykorzystują rozwiązania software'owe. Mają one tak zarządzać modułami łączności, jasnością ekranu czy działaniem procesora, aby pobierały możliwe jak najmniej energii. Oczywiście w każdym telefonie dostępny jest tryb oszczędności, który zmniejsza jasność, wyłącza synchronizację i ogranicza działanie modułów łączności. Biorąc jednak pod uwagę, że smartfony to wciąż narzędzia przede wszystkim do komunikacji, jest to raczej ostatnia deska ratunku niż codzienne rozwiązanie.

Są jednak i rozwiązania, które pozwalają dokładnie dobierać funkcje, które mogą być dezaktywowane (nie są często używane). Jednym z nich jest tryb Stamina, który zaprezentowało Sony wraz z Xperią Z. Funkcja ta, gdy ekran jest wyłączony, dezaktywuje moduły łączności z których korzystają aplikacje. Są one uruchamiane błyskawicznie po ponownym włączeniu wyświetlacza. Opcja ta jest to tyle ciekawe, że producent umożliwił ręczną konfigurację trybu - możliwe jest wybranie aplikacji, które będą mogły działać normalnie. Podobne rozwiązanie w One wprowadziło również HTC, w którym dodatkowo obniżane jest taktowanie procesora. ale nie oferuje tak wielu opcji ręcznej konfiguracji. Nie zmienia to jednak faktu, że obie funkcje potrafią zauważalnie wydłużyć czas pracy urządzenia.

Swoje autorskie rozwiązanie ma również LG. Jest to tzw. tryb ekonomiczny ze Swifta G, który może wyłączyć nawet dwa rdzenie Krait w układzie Snapdragon S4 Pro. Korzystając z tej opcji możliwe jest wydłużenie czasu pracy na pojedynczym ładowaniu o 10-15%, a większość gier wciąż działa bez najmniejszych problemów. Własne rozwiązania stosuje również firma Huawei, która wiele telefonów wyposażyła w funkcje Automated Discontinuous Reception (ADRX) oraz Quick Power Control (QPC). Działają one automatycznie i mają sprawić, że smartfony Huaweia będą działać nawet do 30% dłużej niż konkurencja (na takiej samej baterii).

Nie tylko jednak producenci smartfonów starają się ograniczać działanie smartfonów. Niski pobór energii jest coraz częściej oczkiem w głowie twórców układów ARM. Qualcomm ma funkcję szybkiego detaktowania rdzeni, Nvidia korzysta z Companion Core, Samsung wykorzystuje w Exynosach energooszczędne rdzenie Cortex-A7, a Motorola w 8X Mobile Computing System odciąża główny chipset dwoma dodatkowymi procesorami. Stale również ulepszany jest proces technologiczny, dzięki czemu zmniejszane jest zapotrzebowanie rdzeni na energię (np. tranzystory High-K Metal Gate w Krait 400).

Najczęstszą praktykę jest zabieranie ze sobą ładowarki i doładowywanie telefonu w centrach handlowych, kawiarniach czy innych punktach usług. Zazwyczaj nikt nie robi z tego powodu problemów, a niektóre lokale nawet chwalą się dostępem do jakże cennego dla smartfonów prądu. Problemy zaczynają się, gdy telefon pada a w okolicy nie ma gdzie podłączyć go do ładowarki, nie ma czasu na siedzenie w kawiarni czy po prostu wyjechało się poza miasto.

Z pomocą wtedy przychodzą power banki. Przenośnych baterii na polskim rynku jest spory wybór, a dwa ciekawe rozwiązania prezentowaliśmy jakiś czas temu - Colorovo PowerBox 6800 i PQI i-Power 7800. Bez większych problemów dobrą baterię przenośną można kupić za mniej niż 100 zł, a bardziej wybredni mogą przebierać wśród rozwiązań ładujących dwa urządzenia jednocześnie, dużych ogniw (ponad 10 tys. mAh) czy akcesoriów znanych producentów (np. to Samsunga o pojemności 9000 mAh to wydatek około 200 zł).

Bardzo pomocne jest także korzystanie z ładowarki samochodowej, które może sprawdzić się także w przypadku tabletów, czy ładowanie bezprzewodowe. Szczególnie wygodna jest druga opcja, gdyż nie trzeba zaprzątać sobie głowy szukaniem kabelka i każdorazowym podpinaniem telefon. Popularność opcji indukcyjnego ładowania stale rośnie, a obok Nokii zaczęli wykorzystywać ją tacy producenci, jak Samsung, LG czy Motorola. Wciąż jest ona jednak dostępna w niewielkiej liczbie urządzeń. Minie więc jeszcze sporo czasu zanim płytki indukcyjne zaczną pojawiać się np. na stolikach w Starbucksie

Materiał powstał we współpracy z: