Szybkie ładowanie szkodzi bateriom? Czas rozwiązać ten dylemat

Psucie się akumulatorów przy szybkim ładowaniu jest dyskusyjne jak istnienie Yeti - jedni mówią, że widzieli to na własne oczy, inni się upierają, że problemu nie ma. Postanowiłem przyjrzeć się bliżej ogniwom litowo-jonowym i rozwikłać w końcu tę zagadkę. Odpowiedź już znam.

Wiele osób pytało mnie, jak to w końcu jest - czy szybkie ładowanie niszczy baterię, czy nie ma na to wpływu? Postaram się wam to wyjaśnić, opierając się na teorii ładowania akumulatorów, którą sam zresztą stosuję przy ładowaniu np. ogniw 18650 do latarki. Zacznijmy jednak od tego, czym zasilane są nasze smartfony.

Najpopularniejszymi akumulatorami występującymi w smartfonach są akumulatory litowo-jonowe. Są zbudowane z dwóch elektrod - jednej wykonanej z porowatego węgla i drugiej z tlenków metali. Te z kolei są zanurzone w elektrolicie zawierającym sole litowe.

Pozwalają na zmagazynowanie dwukrotnie większej ilości energii niż akumulatory poprzedniej generacji (Ni-Mh). Ponadto nie cierpią na efekt pamięci, czyli zjawiska pozornego zmniejszenia się pojemności po ładowaniu akumulatora nie do końca rozładowanego.

Z racji wysokiej gęstości energii są szeroko używane w przemyśle, elektronice i w motoryzacji w pojazdach elektrycznych.

Akumulatory wymagają odpowiednich parametrów ładowania, w tym temperatury - bardzo nie lubią przegrzewania i przeładowywania. Przekraczanie tych parametrów skutkuje zmniejszeniem ich żywotności.

Ze strony Battery University możemy się np. dowiedzieć, że dla baterii o woltażu 3,85 V maksymalnym napięciem ładowania jest 4,4 V.

A co z natężeniem? Tutaj stosuje się zasadę 1C. C to skrót od capacity (ang. pojemność). Jeśli mamy akumulator o pojemności 2000 mAh, to ładujemy go prądem 2 A, jeśli mamy 4000 mAh, to ładujemy go prądem 4 A itp. Z każdym zwiększeniem ilości amperów skracamy żywotność baterii.

Obliczmy teraz maksymalną moc ładowania dla akumulatora współczesnego telefonu z wysokiej półki.

Weźmy takiego Samsunga Galaxy S20 Ultra. Ma baterię o pojemności C = 5000 mAh. W związku z tym idealnym natężeniem będzie 5 A. Napięcie rozładowania to 4,43 V. Jest to nieco więcej, niż możemy wyczytać z tabeli, ale możemy założyć, że idealne napięcie ładowania nie przekroczy 5 V.

Obliczmy teraz bezpieczną moc ładowania. Uwaga - chwile matematyki! Ale nie bójcie się. To, wbrew pozorom, proste jak zadanie z podstawówki.

Mamy wzór: U * I, gdzie U to napięcie a I to natężenie. Jak wcześniej ustaliłem, maksymalne parametry ładowania Samsunga Galaxy S20 Ultra to 5 V i 5 A.

Podstawiamy:

5 A * 5 V = 25 W

Tyle wynosi szacunkowa maksymalna moc ładowania dla takiego akumulatora.

Baterie litowo-jonowe stosowane w telefonach są analogiczne do tej z powyższego samsunga. To taka sama technologia, cechująca się podobnymi parametrami.

Producenci stosują zaawansowane algorytmy i czujniki temperatury, które mają ograniczać przegrzewanie baterii i optymalizować proces jej szybkiego ładowania. Mimo wszystko fizyki nie przeskoczymy. Tak jak wyliczyłem, przeciętne ogniwo w telefonie można bezpiecznie naładować mocą maksymalną ok. dwudziestu kilku watów. Ładowanie większą mocą skraca żywotność baterii.

Werdykt jest więc jasny: szybkie ładowanie szkodzi baterii i skraca jej żywotność.

A sztuczki producentów temu nie zapobiegną - mogą to zjawisko tylko ograniczyć.

Tutaj należy wspomnieć, że istnieją różne technologie szybkiego ładowania, np. w Xiaomi Black Shark 3 Pro albo w OPPO Find X2 mamy tak naprawdę do czynienia z dwoma akumulatorami. W takim przypadku można trochę zwiększyć parametry prądu bez wpływu na ogniwo.

Czytałem już na forach komentarze osób, które twierdziły, że szybkie ładowanie w niecały rok zabiło im akumulator w telefonie. Dajcie znać, jakie są Wasze doświadczenia z technologiami szybkiego ładowania.