Baterie w telefonie to jakby zło konieczne. Nikt ich nie lubi, ale podczas wyboru nowego aparatu są bardzo ważnym kryterium. Czasem rezygnujemy z upatrzonego modelu po sprawdzeniu, na ile pracy pozwala znajdujące się w nim ogniwo.
Najlepiej byłoby, gdyby w ogóle nie trzeba było ich ładować. Tak niestety nie ma i przez dłuższy czas nie będzie. Skoro nie możemy z tym wrogiem walczyć, warto go poznać. Mam nadzieję, że dzięki niniejszemu artykułowi dowiecie się czegoś nowego.
Co powinniśmy wiedzieć o baterii w telefonie?+ i –
Podczas rozładowywania mamy sytuację odwrotną. Warto wiedzieć, że katoda nie zawsze jest dodatnia, a anoda ujemna. Wszystko zależy od tego, z jakim układem mamy do czynienia. W naszym, generującym siłę elektromotoryczną, jest dokładnie tak, jak napisałem.
Tak w ogóle podstawowe baterie litowe są jednorazowego użytku. Słowo „podstawowe” oznacza, że zachodząca w nich reakcja chemiczna ma charakter nieodwracalny. W jednostkach litowo-jonowych zrezygnowano z pierwiastka w metalicznej postaci, dzięki czemu możliwe jest jej ładowanie. Innymi słowy – reakcja zachodzi w obie strony.
Baterie litowo-jonowe są bardzo popularnym typem ogniw w urządzeniach elektronicznych i nie tylko. Sukces gwarantuje świetny stosunek energii do wagi. Baterie te są niewielkich rozmiarów i mogą pracować naprawdę długo. Można je spotkać również w nieco większych sprzętach, na przykład w samochodach z napędem elektrycznym. Ich pojemność wyraża się w mAh, czyli miliamperogodzinach. Im większa jest jej wartość, tym lepiej.
I jeszcze więcej chemii
Wspomniałem już, że podczas oddawania energii jony litu wędrują od elektrody ujemnej do pozytywnej (ilustruje to powyższy schemat). Elektrolit, który pokonują, jest w tym przypadku bezwodny. Pora przyjrzeć się nieco dokładniej procesowi odwrotnemu.
Wszyscy dobrze wiemy, że ładowanie baterii w telefonie polega na podpięciu go do źródła prądu za pomocą ładowarki. Podczas ładowania źródło prądu jakby zmusza jonu litu do wędrówki w odwrotnym kierunku. W efekcie jony wchodzą w porowaty materiał elektrody. Proces ten nosi nazwę interkalacja.
Części składowe
Nie wdając się zbytnio w szczegóły, można powiedzieć, że każda bateria w telefonie składa się z trzech głównych elementów. Są nimi: katoda, anoda i elektrolit. Nie ma sensu dokładnego charakteryzowania każdego z nich. Warto jednak wspomnieć, z czego zostały wykonane.
W większości litowo-jonowych baterii anoda wykonana jest w węgla. Bardzo często zamiast węgla stosuje się grafit. Katoda jest zazwyczaj tlenkiem metalu, podczas gdy elektrolit to sól litu bądź rozpuszczalnik organiczny.
Nie tylko Li-Ion
Wiemy doskonale, że bateria w telefonie jest typu litowo-jonowego. Wiemy nawet, co to oznacza. Zauważyliście na pewno, że czasami w specyfikacjach można spotkać inne typy ogniw. Wszystko zależy od tego, jakie składowe (katody i anody) zastosowano.
W komórkach możecie spotkać się z kilkoma typami. Oto one:
Li-Poly
W produkcji wykorzystywane są stopy litu. To akurat wspólny element obu typów. Rożnica polega na obecności polimerów przewodzących. Dzięki nim baterie są mniejsze i bardziej elastyczne, ale bardziej podatne na uszkodzenia. Muszą być zatem lepiej chronione.
Najważniejsze jest jednak to, że mają do zaoferowania większe pojemności - około 3000 mAh. Tego typu baterie coraz częściej pojawiają się w telefonach komórkowych. Znajdziecie je również w innych urządzeniach elektronicznych.
Mają różne kształty i wielkość
Telefony komórkowe nie ją jedynymi urządzeniami, które korzystają z energii produkowanej przez baterie litowo-jonowe. Jest ich znacznie więcej. Gabaryty danego ogniwa muszą być dostosowane do docelowego konsumenta. Umownie wyróżnia się cztery formaty tych baterii:
- Małe cylindryczne (doskonale Wam znane, na przykład z laptopów).
- Duże cylindryczne.
- Kieszeniowe (płaskie, gładkie, wykorzystywane w telefonach komórkowych).
- Graniaste (ten typ wykorzystuje się do napędzania samochodów elektrycznych).
Była już chemia, teraz pora na odrobinę historii
Baterie litowo-jonowe nie są najnowszym wynalazkiem. Pierwsze tego typu ogniwo zostało stworzone przez M.S. Whittinghama na uniwersytecie w Binghamton w 1970 roku. Wynalazca skorzystał wtedy z nieco innych niż dzisiaj materiałów. Katodą był siarczek tytanu, a anodą metaliczny lit.
Wspominana interkalacja w graficie została stwierdzona dopiero w 1990. Pierwszą komercyjną baterię litowo-jonową wypuściło Sony w 1991 roku.
Z biegiem lat baterie ciągle udoskonalano. Zmieniały się substancje składowe katod i anod. Wszystko po to, aby ogniwa spisywały się możliwie jak najlepiej i były maksymalnie wydajne.
Wady i zalety
W tym rozdziale skupię się na bateriach litowo-jonowych. Pora przekonać się, jakie są dobre i złe strony najpopularniejszych obecnie źródeł prądu w telefonach komórkowych.
Może zacznę od pozytywów. W końcu na nich powinno nam najbardziej zależeć. Baterie Li-Ion mogą mieć różne kształty, rozmiary i masę. Dzięki temu są wyjątkowo elastyczne (oczywiście nie w dokładnym znaczeniu tego słowa). To baterię dostosowuje się do telefonu, a nie telefon do baterii. Są ponadto mało podatne na samoistne rozładowywanie się. Mieści się ono w granicach 5-10% na miesiąc. Części składowe, które służą do ich produkcji, są stosunkowo przyjazne dla środowiska. Głównie dlatego, że zawierają niklu w postaci metalicznej.
Nie ma rzeczy doskonałych. O tym, że baterie mają swoje wady, wiemy doskonale. Pozwólcie, że wspomnę tutaj o kilku z nich. Otóż częste ładowanie prowadzi do formowania się złogów, które zakłócają wędrówkę jonów. Z biegiem czasu powodują one zmniejszenie pojemności ogniwa. To jest właśnie rozwiązanie zagadki: dlaczego bateria z biegiem lat wyładowuje się coraz szybciej.
Utratę pojemności baterii powoduje również częste ładowanie i wyższe temperatury. Średnia temperatura baterii waha się w granicach 25 stopni. Powoduje to utratę pojemności rzędu 20% rocznie. Słaba wentylacja baterii, a co za tym idzie – silniejsze nagrzewanie się, znacznie podnosi ten odsetek.
Jeżeli chcecie, żeby Wasza bateria w telefonie żyła długo i była zdrowa, ładujcie ją jak najrzadziej i zapewniajcie jak najniższą temperaturę (to oczywiście żart).
A kiedy zacznie niedomagać
Mamy dwa wyjścia z sytuacji. Możemy zainwestować w nową, oryginalną baterię, która znowu pożyje nam długie miesiące. Wiąże się to niestety ze sporym wydatkiem. Ekonomiczną opcją jest poszukanie zamiennika. Może zdarzyć się tak, że ogniwo zakupione w komisie będzie charakteryzowało się dokładnie taką samą żywotnością jak nasza stara i zużyta bateria.
Trzeba zatem podejść do problemu w sposób rozsądny i poszperać. Przekonamy się wtedy, co warto kupić, a czego unikać. Dokładnie przeprowadzone śledztwo może ujawnić zamienniki, które są znacznie lepsze od oryginałów. Charakteryzują się zwiększoną pojemnością.
Bateria w telefonie jest czymś absolutnie niezbędnym i musimy się z tym pogodzić. Nic nie trwa wiecznie i również nasze miniaturowe źródło prądu zacznie z czasem niedomagać. Mam nadzieję, że dzięki temu artykułowi wiecie już, co jest tego przyczyną.