Tartalomjegyzék:
Biztos vagyok benne, hogy észrevette, hogy észrevehető különbséget tapasztal a telefon akkumulátorának akkumulátorának körülbelül egy év elteltével való megfelelése szempontjából. Ha elég hosszú ideig tartja a telefont, akkor az akkumulátorának elegendő töltöttsége lehet egész nap. Gondolkozott már azon azon, miért?
Elemek: Hogyan működnek?
Az elektromosság nem varázslatos. Valójában ez nagyon unalmas téma a legtöbbünk számára, és csak azt akarjuk, hogy ott legyen, amikor szükségünk van rá. Ahhoz azonban, hogy megértse, miért kell telefonjára most többet töltenie, mint amikor először szerezte meg, kissé tudnia kell az akkumulátor működéséről. Ne aggódjon, itt megtartjuk az alapokat.
A villamos energia, mint bármilyen energia, nem olyan, amit létrehozhat. Azok a dolgok, amelyeket úgy gondolunk, hogy "villamos energiát termelnek", valójában csak egy energiaformát konvertálnak egy másikba, és egy akkumulátor kémiai reakciót (energiát) használ egy olyan elektromos töltés létrehozására, amelyet idővel ki lehet mérni. Különböző anyagok használhatók ennek a töltésnek a felépítéséhez, és ezek eltérő eredményeket hoznak. Telefonjainkban lítium-alapú akkumulátorokat használunk, mivel ezek méltányos teljesítményt nyújtanak ésszerű költségek mellett.
A telefon akkumulátorának becsült élettartama éppen ilyen - egy becslés.
A telefon akkumulátorának belsejében három olyan elem található, amelyek fontosak a beszélgetés szempontjából: negatív elektróda (anódnak nevezik, és általában grafitból készül), pozitív elektróda (katódnak nevezik, és lítium keverékéből készül és más fémek) és elektrolitoldatot. A három dolog közötti kémia alapja egyszerű, ezért használhatók az energia tárolására. Ha töltést tölt fel az elektródákra (a töltőből), a lítium-ionok pozitív töltésűek és vonzzák őket a negatív elektródhoz. Ha egy töltést eltávolít az akkumulátorról, ezek a lítium-ionok elveszítik pozitív töltésüket és már nem vonzzák őket a negatív elektródhoz. Minél hosszabb ideig távolítja el a tárolt energiát a feltöltött akkumulátorról, annál több lítium-ion nő, amíg nem marad elegendő mennyiség a kimenet előállításához, és az akkumulátor elhasználódik. A töltõhöz való csatlakoztatás visszaállítja ezt a ciklust.
A "ciklus" fontos szó itt. Mivel az akkumulátorokat töltés tárolására tervezték, nehéz az élettartamot időegységként mérni. Az akkumulátor, amely számodra két évig tart, valakinek csak hat hónapig tarthat, mert másképp használja. Annak érdekében, hogy becslést kapjunk arra, hogy mennyi ideig várhatjuk őket, az akkumulátor hosszú élettartamát töltési ciklusokkal mérjük. A telefon akkumulátorát általában úgy tervezik, hogy körülbelül 500–600 ciklust tartson, és egy ciklust úgy határoznak meg, hogy egy teljesen lemerült akkumulátort 100% -ra töltenek, majd ismét nullára dobják. Az akkumulátor feltöltése, amelynek 50% -a van töltve, majd az 50% -ra történő lemerítése részleges ciklus, ezért hallja az embereket, akik azt mondják, hogy töltse fel az akkumulátort, mielőtt lemerül, és azt is hallja, hogy az emberek az ellenkezőjét mondják. mint a rendszer játékának módját és az 500. ciklust. Természetesen ez nem működik, mert az akkumulátor nem számolja meg a töltési ciklusok számát. Ötszáz csak egy becslés.
A hosszú élettartamot azonban ciklusokban lehet mérni, mert mi történik, amikor egy akkumulátort tölt, és hogy ez hogyan befolyásolja a jövőbeli töltési ciklusokat, a tárolható energiamennyiséget és a tárolt töltés potenciálját (gondoljuk a voltok számát).
Az oxidáció és a hatékonyság gyűlölik egymást
Mivel az elektromos járművek valódi dolog, és az általuk használt akkumulátorok rendkívül drágák, rengeteg tanulmányt végeztek arról, hogy a lítium-ion akkumulátorok miért romlanak élettartama során. Szerencsére ez vonatkozik a telefonunkban található olcsóbb (de még mindig drága!) Akkumulátorokra, és ez az akkumulátorok töltése során bekövetkező kémiai változások miatt van.
Tudjuk, hogy egy akkumulátor töltése pozitívan tölti a lítium-ioneket, amelyeket mágnesesen (az elektromágnesesség) vonzza a negatív elektróda. Ahogy egyre több töltött ion vonzódik, a negatív elektród és a pozitív elektróda közötti potenciálkülönbség növekszik. Így mérheti a feszültséget - a két elektróda közötti potenciális energia különbséget. Amint eléri a meghatározott értéket, az akkumulátor teljesen feltöltöttnek tekinthető. Ellenkezőleg igaz egy akkumulátor kisütésekor, és a potenciálkülönbség nullára csökken, mivel a negatív elektródon nincs több pozitív töltésű ion. De ez nem azt jelenti, hogy a negatív elektróda tiszta és pontosan ugyanaz, mint ahogy elindította.
Az elektródok oxidálódnak. Ugyanígy, a víz és a levegő rozsdát okozhat a vasban (az onnan származik az oxidáció szó), a lítium, a grafit és az elektrolit sók az elektródot oxidálják. Amikor minden pozitív töltésű irat eltávolítanak az anódtól az akkumulátorban, akkor a részecskék mikroszkopikus rétege elmarad és kémiailag kötődik a grafit anódhoz. Ezeket a részecskéket lítium-oxid (oxigénnel kötött lítium) atomokból és lítium-karbonát (szénhez kötött lítium) atomokból készítik, amelyeknek egyikének sem ugyanazok a kémiai vagy elektromos tulajdonságai, mint a grafitnak. Ez a réteg zavarja a töltési / kisülési ciklust, és megváltozik mind a potenciál (feszültség) különbsége, mind a töltött ionok száma. Végül a változások elég észrevehetők. Ha továbbra is használja az akkumulátort, és a szokásos módon tölti, akkor eléri azt a pontot, ahol nincs elegendő elektromos energia a telefon táplálásához.
Az akkumulátor töltése lényegében megváltoztatja az elektródák összetételét, és befolyásolja az akkumulátor jövőbeni töltését.
Különböző típusú lítium-kompozíciók, valamint az elektrolit-oldatban alkalmazott különböző sók befolyásolják, hogy ezeknek a lerakódásoknak mekkora része maradjon az elektródon. Azonban az anyagok, amelyek tisztább ciklust eredményeznek, nem feltétlenül a legjobbak, mert nem képesek biztosítani annyi tárolt energiát. Nagy kapacitású, alacsony fogyasztású akkumulátorokat akarunk telefonjainkba, mert biztonságosabbak, mint a nagyteljesítményű akkumulátorok (és olcsóbbak is), és azt akarjuk, hogy mindaddig biztosítsanak áramellátást telefonunkhoz, ameddig csak tudnak. Az elektromos járművek nagy kapacitású, nagy teljesítményű akkumulátorokat használhatnak, mivel azokat szilárd keret védi, és valószínűleg nem sérülnek meg. Szükségesek, mert egy autónak képesnek kell lennie arra, hogy nagy távolságot tudjon megtenni a töltések között. A Tesla Model S csereakkumulátorának költségei szintén 12.000 dollárba kerülnek. Ennek a költségeknek egy része a lítium-nikkel-kobalt-alumínium-oxid akkumulátorok építéséhez használt drága anyagokból származik, szemben a telefonban használt alapvető lítium-kobalt akkumulátorokkal, amelyek csak annyi ciklusig tartanak, mielőtt lebomlanak.
A feszültség számít
Az egyik legnagyobb tényező, amely befolyásolhatja a lítium-ion akkumulátor ciklusának hosszát, a feszültsége. A telefonok és az autók nem csak az újratölthető lítium akkumulátorok működtetésére készültek, és az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma 2015-ben sok pénzt és időt költött, hogy pontosan megismerje, mi okozza a problémákat, és hogyan lehet ezeket enyhíteni, mivel a műholdak lítium-alapú akkumulátorokat használnak. és napelemes töltők. A tanulmányok azt mutatták, hogy az akkumulátor összetétele után a következő legnagyobb bűnös, amely befolyásolhatja az akkumulátor hosszú élettartamát, a töltési feszültség és a tartott töltés feszültsége.
A lítium akkumulátort működtető kémia természetesen lebontja az anódot, és erről beszéltünk fent. Ha azonban 3, 9 V-nál nagyobb akkumulátort tölt, vagy 3, 9 V-nál nagyobb potenciálkülönbséggel tölt, akkor ugyanolyan lebomlás történik a katóddal (pozitív elektróda). Ez lényegében felére csökkenti az akkumulátor hosszú élettartamát. A töltési feszültség és a tartott feszültség lényegében ugyanaz, mert az akkumulátor összes alkotóeleme izgalmas, de a töltés hőt is bevezet, és minél magasabb a töltési feszültség, annál melegebb lesz. Ha az akkumulátor 3, 9 V-nál nagyobb gerjesztés esetén hőt ad, ez tovább rontja a katód lebomlását.
Nincs titkos akkumulátorgyártó, amely megpróbál megmenekülni minket; az egész kémia.
Más szavakkal: a modern telefon táplálásához és az akkumulátor gyors feltöltéséhez szükséges feszültség azt jelenti, hogy szinte lehetetlen „javítani” a dolgokat. Akárki akkumulátorral működő fúróval látta ezt működésben. A szerszámban használt 12 vagy 14 voltos akkumulátorok csak annyi ciklust tartanak, mint a telefonjaink. Nagyobb feszültséggel tárolnak és működnek, nagyobb feszültséggel töltöttek és sokkal melegebbek, és néhány töltési ciklus után észrevehetően befolyásolhatják őket. Ugyanazokat az alapvető lítium-alapú akkumulátorokat használják, mint egy telefont, mert a Tesla S akkumulátoránál sokféle anyag használata költségesebbé tenné őket, és nem nagyon hosszú élettartamúak. A jó istennek köszönhetően a legtöbb anyagot újrahasznosíthatjuk bennük, és nem fulladunk a kidobott Makita és a Porter-Cable akkumulátorok tengerébe, mivel a lítium drágább, mint az arany.
A jó hír az, hogy minden olyan vállalat, amely lítium akkumulátorokat gyárt, azon dolgozik, hogy jobbá tegye a dolgokat. Aki jön az első, lényegesen hosszabb élettartamú akkumulátorral, sok pénzt fog keresni belőle. Csak annyit tehetünk, hogy feltöltjük telefonunkat, amikor meg kell tölteni, és tudjuk, hogy az akkumulátorgyártók között nincs némi összeesküvés annak érdekében, hogy új termékeket gyakrabban vásároljunk.
Ezeknek az Android telefonoknak az a legjobb élettartama
