Чи шкодить телефону швидка зарядка: відповідь вчених

Швидке заряджання стало звичною функцією сучасних смартфонів. Багато пристроїв можуть відновити понад половину заряду приблизно за пів години, тоді як звичайна зарядка потребує значно більше часу.

Однак будь-який акумулятор поступово втрачає початкову місткість, тому виникає закономірне питання: чи прискорює швидка зарядка його зношення? Науковці відповідають: так, швидке заряджання здатне посилювати окремі процеси деградації батареї. Деталі інформує LiveScience.

Як працює швидка зарядка

Про особливості швидкої зарядки розповіли доцент кафедри хімічної інженерії та технологій Сіаньського університету Цзяотун Чжиюань Цзян і дослідник акумуляторів Оксфордського університету Станіслав Занковський.

У більшості сучасних смартфонів використовують літій-іонні акумулятори. Вони працюють завдяки переміщенню іонів літію між двома електродами – катодом та анодом. Під час заряджання іони літію проходять крізь батарею та накопичуються в аноді. Коли пристрій починає витрачати енергію, вони рухаються у зворотному напрямку.

Головна різниця між звичайною і швидкою зарядкою полягає у швидкості цього переміщення. Під час стандартного заряджання використовується менша сила струму, тому іони поступово проникають у мікроскопічні пори анода.

"Звичайне заряджання використовує менший струм, тому іони літію поступово входять в анод", – пояснив Чжиюань Цзян.

За його словами, такий процес утворює небагато тепла та створює мінімальне механічне навантаження на акумулятор. Натомість швидка зарядка значно підвищує силу струму та потужність, щоб скоротити час очікування.

Все залежить від використаних матеріалів, внутрішньої будови батареї та системи керування нею. В акумуляторах із підтримкою швидкої зарядки виробники можуть використовувати спеціальні матеріали, тонші електроди та електроліти, які полегшують рух іонів літію. Внутрішню конструкцію батареї також змінюють, щоб зменшити опір і накопичення тепла.

Станіслав Занковський порівняв заряджання акумулятора з рухом людей міськими дорогами, перехрестями та будівлями.

"Швидка зарядка – це питання того, наскільки ефективно можна рухати весь потік, не створюючи заторів", – пояснив дослідник.

Як швидка зарядка впливає на батарею

Усі літій-іонні акумулятори з часом втрачають місткість, навіть за обережного використання. Однак швидка зарядка може прискорювати деякі хімічні процеси, відповідальні за старіння батареї.

Однією з головних проблем є осідання літію. Під час надто швидкого заряджання іони можуть не встигати належним чином проникнути всередину анода. У такому разі частина літію накопичується на його поверхні у вигляді металевих відкладень.

Через це зменшується кількість літію, який може брати участь у накопиченні енергії. Відповідно, поступово знижується місткість акумулятора.

У крайніх випадках металеві відкладення можуть перетворюватися на тонкі голкоподібні структури, які називають дендритами. Вони здатні пошкодити внутрішні компоненти батареї та створити небезпеку.

Чому небезпечне перегрівання

Швидке заряджання також спричиняє сильніше нагрівання. Тепло виникає через електричний опір усередині батареї: що вищою є швидкість зарядки, то більше тепла може виділятися.

За словами Занковського, під час заряджання маленького акумулятора слабким струмом нагрівання залишається незначним. Але зі збільшенням розміру батареї та сили струму кількість тепла суттєво зростає.

"Ми не можемо заряджати великі батареї так само швидко передусім через необхідний запас безпеки", – зазначив дослідник.

Підвищена температура прискорює хімічні реакції, які поступово руйнують матеріали акумулятора. У крайніх випадках сильний перегрів може спричинити здуття батареї, займання або вибух. Такий процес називають тепловим розгоном.

Водночас більшість сучасних смартфонів, ноутбуків та електромобілів обладнані системами керування батареєю. Вони стежать за температурою, напругою та силою струму.

Якщо акумулятор починає надмірно нагріватися, система автоматично зменшує потужність і сповільнює заряджання. Саме тому швидкість зарядки зазвичай не залишається однаковою протягом усього процесу.

Як продовжити строк служби акумулятора

Обидва дослідники наголошують, що одним із найважливіших чинників є температура. Пристрої не варто заряджати під прямим сонячним промінням або в розігрітому припаркованому автомобілі.

Надто низька температура також може шкодити батареї, оскільки вона ускладнює рух іонів літію.

"В ідеалі температура під час заряджання повинна становити приблизно від 20 до 25 градусів", – сказав Занковський.

Експерт порівняв цей діапазон із температурою, яка зазвичай є комфортною для людини. Науковці також радять не тримати ноутбуки та інші пристрої постійно підключеними до електромережі. Це може поступово погіршувати характеристики акумулятора.

Чжиюань Цзян рекомендує дотримуватися принципу неглибокого заряджання та розряджання.

"Для щоденного використання підтримуйте заряд батареї в межах від 20% до 80%", – порадив учений.

За його словами, щоразу заряджати смартфон до 100% необов’язково. Отже, швидка зарядка справді може дещо прискорювати зношення батареї, але сучасні системи захисту значно обмежують цю шкоду. Найважливіше – не допускати перегрівання пристрою та уникати постійного утримання акумулятора на максимальному рівні заряду.