Происходит от аккумулятора зарядки которого хватает на 4 часа работы имеет два

Как правильно заряжать смартфон и телефон, продлить срок службы его батареи? Обновили статью и выделили цветом полезные моменты.

Новый ли, старый ли аппарат, изношен ли его аккумулятор, брендовый он («Самсунг», Xiaomi, iPhone) или китайский «ноунейм» — в 2023-м году «правила» зарядки батареи для всех мобильных устройств одинаковы с точки зрения науки.

Главное правило: инженеры продумали всё, чтобы Вы не беспокоились о правильной зарядке — заряжайте когда угодно и как угодно комплектным зарядником или его хорошим аналогом.

У технологии есть ограничения. И хотя инженеры всё продумали для бытового использования в пределах срока службы устройства, аккумуляторы внутри них пока ещё далеки от совершенства. Мы составили список доказанных учёными утверждений, что лучше всего подходит для зарядки гаджетов, чтобы помочь им прослужить как можно дольше.

Эти сведения помогут вам узнать подлинные ответы на вопросы об аккумуляторах смартфонов. Многие моменты подвергались изменениям в ходе исследований. Что-то было усовершенствовано в зарядных устройствах, электрохимических системах аккумуляторных батарей, контроллерах и платах управления. Мы проработали для Вас все актуальные к 2023-му году нововведения.

Изменения в зарядке смартфонов и гаджетов за последние годы

Предлагаем учесть изменения последних лет. Их немного, они незначительные на практике, но влияют на отрасль.

• — 2019 — первые складные гибкие смартфоны.
• — 2020 — повсеместное внедрение быстрой зарядки.
• — 2020 — рост спроса на беспроводную зарядку.
• — 2020 — появление анодов из кремний-графенового нанокомпозита (Huawei, Xiaomi и другие) вместо традиционного графитового материала.
• — 2021 — в флагманские смартфоны чаще устанавливают двойные аккумуляторы.
• — 2021 — тенденция к повышению напряжения аккумулятора с 4,2В до 4,35В как способ увеличить ёмкость (у нас это популярная статья).
• — 2022 — кобальт дорожает, всё острее проблема утилизации, производство в Китае ограничивают из-за нехватки электричества — сейчас новые технологии нужны как никогда.
• — 2023 — новая литий-железо-фосфатная химия LMFP с добавлением марганца (удельная энергоёмкость приближена к смартфонным LCO-элементам).
• — 2023 — Европейский Союз прорабатывает законопроект обязать производителей делать во всех смартфонах сменные аккумуляторы [источник].

Как продлить жизнь и срок службы аккумулятора?

Вы действительно можете немного продлить срок службы аккумулятора, чтобы он отработал три-четыре года вместо двух-трёх лет до остаточной «комфортной» ёмкости 70%-80% (когда ещё нет явного уменьшения автономности и проблем с индикацией). Тип батареи в 2023-м не имеет значения (Li-ion или Li-Polymer, как и состав анода и поверхностных материалов катода).

1. Температура

• • Лучше комнатная температура или небольшая прохлада.
• • Избегайте воздействия солнца и нагревательных приборов.
• • Не рекомендуется зарядка при температуре ниже +5°C и выше +45°C.
• • При температуре «тела» аккумулятора ниже 0°C он всё хуже берёт заряд (например, от повербанка), чем сильнее холод.
• • При нагреве выше +45°C износ ускоряется многократно (такая температура может быть при играх во время зарядки).
• • Использование технически допустимо в диапазоне -20°С…+60°C (исследование).

Экстремальные или даже просто повышенные/пониженные температуры ускоряют внутреннее разрушение батареи усилением паразитных электрохимических реакций внутри.

Паразитные реакции в электролите и на электродах никогда не останавливаются (старение), но в хороших условиях температур в пределах +10°С…+35°С протекают медленнее всего.

2. Глубокий разряд

• • Полный разряд смартфона до выключения не является «глубоким» и относительно безопасен.
• • Главное не откладывайте и как можно скорее его зарядите.
• • После разряда до 0% происходит автоматическое выключение с запасом заряда, необходимым на поиск розетки для зарядки.
• • Если смартфон длительное время пролежал разряженным, то возникает риск снижения напряжения до опасно низкого уровня.
• • Опасно низкий уровень напряжения (ниже 2,5В в зависимости от настройки) на литиевом аккумуляторе — это и есть его «глубокий разряд».

Глубокий разряд опасен. Он происходит, когда устройство разрядилось до выключения (на уровне индикации 0%-1%) и длительное время пролежало в таком состоянии без зарядки, либо получило какие-либо повреждения. От напряжения ниже 2В на элемент предусмотрена защита с размыканием цепи во избежание разрушения и пожара. Но во многих случаях до этого не доходит и есть шанс вывести ячейку из этого состояния.

Заряжайте устройство несколько часов. Смартфон может долго не реагировать на зарядник (зарядка идёт слишком малым током для индикации). Но через какое-то время индикатор заработает. При благоприятном исходе (если в аккумуляторе контроллер не разомкнул цепь в целях безопасности) вы сможете оживить батарею.

По такому принципу инженеры электромобилей добиваются срока службы тяговой батареи более 8 лет для кобальтовых смартфонных аналогов. Их контроллеры не допускают разряда до 0% и заряда до 100%.

Смартфоны в 2023-м тоже получают функцию продления срока службы батареи. Их оснащают алгоритмом «отката» от 100% до 80% (так называемый режим ночной зарядки) при подключённом адаптере питания. Производитель тем самым не позволяет смартфону долго оставаться в зоне высокого напряжения (более 4В на элемент, что приводит к ускоренному износу).

3. Напряжённая работа

• • Для сложных ресурсоёмких приложений и игр выбирайте смартфон с хорошо оптимизированной SoC-платформой.
• • Обычно отличаются высокой энергоэффективностью новые мощные процессоры Qualcomm.
• • Часто старенький чипсет не справляется с навигатором, десятками чатов и подписок в мессенджерах, из-за чего телефон быстрее разряжается.

Слабый процессор с плохими характеристиками экономии энергии быстро сажает любой «мощный» аккумулятор с большой ёмкостью.

Если вы хотите использовать мобильное устройство для игр, видеосъёмки, для работы и разных ответственных целей, то уделите выбору чипсета особое значение.

4. Быстрая зарядка

• • Используйте оригинальные зарядные устройства или их качественные аналоги (как выбрать).
• • Ваше устройство должно поддерживать одну из фирменных технологий (Qualcomm Quick Charge, Pump Express, VOOC, Super mCharge и другие) для ускорения зарядки аккумулятора.
• • «Быстрая зарядка» от 80% до 100% всегда идёт медленнее, чем от 0% до 80% — это особенность режима CC/CV (постоянный ток на заряд/постоянное напряжение дозаряд).
• • В процессе быстрой зарядки батарея греется до +39°C…+45°C — это нормально.

Перегрев. Если вы замечаете, что нагрев при быстрой зарядке слишком сильный, руке неприятно или даже присутствует запах палёным, то откажитесь от этого зарядного устройства или обратитесь в сервисный центр производителя. Температура зарядки не должна быть выше +45°C.

Вред быстрой зарядки — не миф. Из-за более высокого температурного режима аккумулятор действительно изнашивается до 70% остаточной ёмкости за меньшее количество циклов, чем при «медленной» зарядке 5В/2А. Этот факт подтверждали и учёные [SAE International, ISSN: 0148-7191], и даже сами производители Oppo и Xiaomi (подробнее). Инженеры предполагают, что удобство зарядки смартфона менее часа гораздо важнее срока службы батареи.

Продлить срок службы батареи смартфона с использованием обычной («медленной») зарядки можно. У таких брендов, как Samsung и Huawei, в ряде моделей предусмотрена опция выключения быстрой зарядки в настройках. Если такой опции нет, то используйте качественый адаптер питания 5В/2А или 5В/2,1А.

5. Хранение аккумулятора

• • Даже без использования в состоянии покоя Li-ion и Li-Polymer изнашиваются.
• • Ускоряют износ при хранении повышенная температура среды и высокий уровень заряда (повышенное напряжение от 4В).
• • После производства для хранения и транспортировки смартфоны заряжают до 30%…50% — это правило (они не разрядились от 100% пока лежали на складе).
• • Если устройство не выключено, то происходит саморазряд (такое встречается у фитнес-трекеров, например, у Xiaomi Mi Band).
• • Если после покупки вы получили смартфон разряженный, то это повод насторожиться (кто его разрядил, почему нарушены правила хранения с «половинным зарядом»).

Не храните разряженным до 0%. Технология Li-ion (Li-Polymer это тоже касается) не лишена саморазряда, как многие считают. За месяц происходит уменьшение напряжения. И чем хуже условия (температура, низкий или высокий уровень заряда), тем быстрее саморазряд вплоть до размыкания цепи (пункт 2: «Глубокий разряд»).

Храните не более 7 лет. Аккумулятор создан, чтобы заряжаться и разряжаться. Неподвижная электрохимическая система вызывает необратимый рост внутреннего сопротивления, которое ухудшает эффективность ячейки уже через 12 месяцев (см. ниже пример Sanyo). Спустя длительное время помимо снижения ёмкости нарушается герметичность, образуются микроскопические области короткого замыкания, выделяется газ (раздуваются элементы без клапана, как у pouch-cell).

Зарядите до 30%…50%. Это увеличит срок службы батареи смартфона во время хранения (так делают производители). Поместите устройство в прохладное место (оптимально +15°С). Профессиональные рекомендации по организации надёжного склада, как у нас в Neovolt, приведены на сайте US Chemical Storage.

Для понимания оптимальной температуры складского хранения приведём цифры, измеренные компанией Sanyo для Li-ion 18650 с зарядом 40%:

• • ~ +50°С — хранится меньше месяца, далее потеря ёмкости;
• • ~ +40°C — 3 месяца;
• • от -20° до +20°С — 12 месяцев.

Хранение в морозилке. Аккумулятор смартфона при минусовой температуре (например, в холодильнике) подвергается риску коррозии на электродах, что снижает дальнейший срок службы. Риск возрастает при перепадах температуры, скажем, от открывания дверцы холодильника или двери на склад. Саму электронику в морозилке/холодильнике хранить не допускается по тем же причинам.

Как правильно заряжать смартфон и телефон?

Инструкция одинаково подходит для смартфонов и других современных гаджетов, которые используют аккумулятор типа Li-ion или Li-Polymer:

• • смартфоны (iPhone, Android чистый или с оболочками от MIUI до One UI, Windows Phone, BlackBerry — на любой платформе);
• • телефоны (Java MID2.0, Symbian, Nokia, всевозможные китайские «звонилки»);
• • планшеты (на базе Windows, iOS/iPadOS, «Андроид»);
• • GPS-навигаторы (ручные, переносные, для автомобилей);
• • смарт-часы (Xiaomi Mi Band, Android Wear, Apple Watch, Samsung Gear и так далее);
• • ноутбуки (от нетбуков до ультрабуков и игровых ПК);
• • любые другие гаджеты портативного типа.

1. Как правильно заряжать новый телефон?

• • После распаковки зарядите до 100% и пользуйтесь как обычно.
• • Больше ничего не нужно делать с зарядкой устройства после покупки.
• • Если вы сначала сразу разрядили, то ничего страшного — достаточно один раз полностью зарядить в любой удобный момент.

Новый аккумулятор (не новый смартфон с установленным заводом аккумулятором, а отдельно купленный элемент питания для замены старого) не сразу набирает ёмкость. Ему нужны тренировочные циклы, иначе при первых использованиях он будет быстро разряжаться. Вы можете использовать, как обычно — просто на тренировку уйдёт какое-то время. Либо форсируйте тренировку полным зарядом в течение 10 часов даже если индикатор показывает 100%. Затем полностью разрядите и зарядите несколько раз подряд.

Калибровка батареи новому смартфону обычно не требуется благодаря заводскому циклированию. Исключение — недорогие бюджетные китайские телефоны с Android. Производители не всегда выполняют грамотно свою работу, и у пользователя могут возникать проблемы с правильным отображением процента заряда (гаджет резко выключается при достаточном уровне заряда или не заряжается до конца, либо процент снижается «скачками»). Эти проблемы как раз и решает калибровка.

В новых гаджетах аккумуляторы подготовлены с завода. Полный цикл или длительный заряд для Li-ion и Li-Polymer в новом смартфоне не требуются, если иное не указано в руководстве пользователя. Например, некоторые российские производители в инструкциях указывали это требование, так как были не уверены, выполнял ли поставщик комплектующих циклирование в заводских условиях.

2. Сколько служит аккумулятор телефона и что с ним может случиться?

• • В смартфонах аккумуляторы служат 500-1200 циклов до остатка максимальной ёмкости 70% и менее.
• • Из нашего опыта, самое малое 9-12 месяцев, самое долгое до 5 лет, в среднем 2-3 года.
• • Все аккумуляторы расходники — они стареют и изнашиваются, подвергаются образованию дендритов (наростов, замыкающих электроды).
• • Рано или поздно элемент нужно менять на новый, так как старый не держит заряд и быстро садится.
• • Срок службы зависит от температуры, предела напряжения заряда, внутреннего сопротивления (и динамики изменения), ёмкости и качества поверхностных материалов.

Взрыв аккумулятора смартфона. Это худшее, что может произойти с элементами Li-ion и Li-Polymer, так как тепловой разгон опасен для людей и имущества, потушить его невозможно (контролируемое горение). Случаи заводского брака, из-за которых воспламенялись батареи, исследуются на высшем уровне. Так было у Samsung со смартфонами Galaxy Note 7 из-за инженерного просчёта.

Сами по себе батареи в гаджетах неопасны. Они оснащены защитой, поэтому для взрыва и пожара нужны особые условия (вздутие, протыкание, замыкание, перегрев, падение).

3. Нужно ли заряжать телефон полностью (до конца)?

• • Только по необходимости (перед дальней поездкой, например).
• • Лучше заряжайте чаще, чем редко, но полностью.
• • Рекомендуется поддерживать заряд между 20% и 80% [источник].

Режим 20%-80% используют в электромобилях. Производители не дают тяговому аккумулятору заряжаться выше 80% и разряжаться меньше 15-20%. Тем самым продлевается срок службы батареи с 3 лет (как у мобильных гаджетов) до 8-12 лет.

4. Можно ли прервать зарядку аккумулятора?

• • Да, останавливайте заряд когда вам удобно.
• • Частичное заполнение ёмкости элемента питания не причиняет никакого вреда.

5. Нужно ли полностью разряжать телефон до конца?

• • Нет, этого не требуют производители устройств с Li-ion-аккумуляторами.
• • На смартфонах появляется уведомление с предложением зарядить устройство при 15%-20% — это не просто так.
• • Существует риск, что смартфон может пролежать разряженным какое-то время и получить глубокий разряд аккумулятора.
• • Такое случается из-за старости контроллера, который может быть неисправен, либо с износом элемента питания уменьшилась его ёмкость.
• • Лучше не допускать сильного разряда (почему).

Размыкание разряженной батареи — мера безопасности, которая возможна, если пользователь пытается повторно включать севший «в ноль» гаджет, сажая его всё сильнее вплоть до срабатывания защиты по низкому напряжению.

Принудительный разряд до 0% понадобится только в редких случаях при неисправностях программной индикации заряда на смартфоне (пункт 7).

Ни о чём не беспокойтесь, если ваш смартфон исправен. Когда он разряжается до 0%, в нём ещё остаётся минимальный запас энергии для безопасного хранения до момента следующей зарядки.

6. Есть ли у батареи телефона «эффект памяти»?

• • «Эффект памяти» в аккумуляторах телефонов, смартфонов, планшетов и ноутбуков формально отсутствует.
• • В науке не существует термина «Эффект памяти батареи» как такового.
• • Эту формулировку присваивают к явлению обратимой (временной) потери ёмкости.
• • Она теоретически может возникать по причине каких-либо отклонений при использовании Li-ion и Li-Polymer элементов.
• • На практике это чаще всего связано с рассинхронизацией электрохимических процессов внутри батареи и программной индикации в смартфоне (обычно выполняется кулоновским методом).

Технологии Li-ion и Li-Po не подвержены так называемому «эффекту памяти». Другими словами, для данного типа химии при зарядке частично разрядившегося аккумулятора, его ёмкость всегда обратима. Нет потребности в регулярном обслуживании «тренировочными» циклами, как у NiMH и NiCd.

7. Как сделать калибровку аккумулятора в телефоне?

• • Полностью зарядите и полностью разрядите — так несколько раз (зачем).
• • Калибровка в большинстве случаев современным смартфонам не требуется.
• • Для профилактики тоже не используется (как у NiMH).
• • Она нужна только после замены старой батареи на новую, либо при неисправностях.

Калибровка нужна, если индикатор процента врёт. Это сигнал о том, что система индикации заряда стала показывать ложные данные относительно показателей контроллера — процедура поможет исправить проблему.

8. Следует ли отключать телефон от розетки, когда он уже заряжен?

• • Да, лучше отсоединять.
• • Хотя бы по той причине, что оставлять без присмотра очередной потребитель в розетке опасно.
• • Но если вы вдруг забыли телефон на зарядке и уехали, то особых причин для переживаний нет.

Не играйте во время зарядки. Лучше не использовать смартфон во время зарядки по причине повышения температуры тела аккумулятора и ускорения износа. И тем более так не делайте, если он уже заряжен до 100% и всё ещё подключён к розетке — это быстро изнашивает батарею микроциклами в области высокого напряжения (выше 4В на элемент) — известная проблема некоторых Macbook.

Технически оставлять в розетке безопасно. Сообщество экспертов по аккумуляторам приводит доказательства, что процесс зарядки в смартфоне и любом даже старом телефоне полностью контролируется и отключает подачу энергии от зарядного устройства, когда ёмкость аккумулятора уже заполнена. Но в реальных условиях риска сбоя электропроводки и оборудования перестраховаться не помешает.

9. Несъёмный аккумулятор в смартфонах служит меньше, чем съёмный?

• • Служат они примерно одинаково — от 500 (гарантия у iPhone) до 1200 циклов (на практике) до 70% остаточной ёмкости.
• • Количество циклов зависит от качества материалов, режима работы и условий использования.
• • Обычно съёмными бывают призматические ячейки Li-ion в жёстких корпусах.
• • Несъёмными делают Li-Polymer в pouch-cell мешочке из полимера.
• • Сменные аккумуляторы удобнее, но занимают больше места, дороже в производстве и тяжелее в массовой доставке (что тоже дороже для производителя).
• • В 2023-м году Европейский Союз предлагает обязать производителей смартфонов на всех новых моделях сделать сменные аккумуляторы [источник].

Разницы нет. С точки зрения электрохимических систем, между несъёмным и съёмным, литий-полимерным и литий-ионным в смартфонах никакой разницы нет. Время работы от одной зарядки зависит от ёмкости конкретного элемента (в мА·ч или mAh) и его внутреннего сопротивления (мОм или mΩ). Срок службы зависит от производителя, качества материалов, выбранного режима напряжений и условий эксплуатации.

10. Как безопасно хранить телефон с батареей, если им не пользуюсь?

• • Следуйте рекомендациям производителя.
• • Храните частично заряженным (30%-50%, пункт про хранение).
• • Соблюдайте температурный режим — это должно быть прохладное место внутри помещения (оптимально +15°C).

11. Нормально ли, когда телефон сильно греется во время зарядки?

• • Нормально, если температура «тела» аккумулятора не выше +45°С.
• • Ненормально, если нагрев батареи выше этой температуры или присутствует запах пластика, палёным.
• • На ощупь смартфон должен быть тёплым, но не горячим (пункт про температуру).

Если температура выше +50°C. Чаще всего сильно греется аккумулятор телефона из-за дешёвых китайских зарядок — замените на заведомо исправную комплектную «родную» или качественный аналог. Реже сильный нагрев связан с программной нагрузкой (активные функции телефона при подключённом зарядном устройстве) — переведите телефон в «режим полёта», активируйте функции энергосбережения. Обратитесь в сервисный центр, если не помогает.

Беспроводная зарядка. Перегрев телефона и батареи (с её последующим износом, смотрите пункт 2) нередко вызывает низкокачественная беспроводная зарядка. Если катушка маленькая, электроника с высоким сопротивлением, то при работе в связке со смартфоном нарушается контакт, выделяется много тепла. При покупке проверяйте отзывы на слова «греет телефон».

12. Можно ли заряжать телефон на улице вне помещения?

• • Да, можно при условии, что температура воздуха не ниже 0°C, невысокий уровень влажности.
• • Заряд от повербанка при температуре ниже 0°C гарантировано приведёт к преждевременному износу аккумулятора.
• • Не оставляйте на прямых солнечных лучах, так как это может нагреть батарею выше предельной температуры +45°C.

13. Как правильно выбирать зарядное устройство для телефона?

• • Напряжение должно соответствовать напряжению штатной (комплектной) зарядки (почти всегда 5В в режиме медленной зарядки).
• • Сила тока должна соответствовать минимальному току потребления (почти всегда минимум 2А), но может быть больше (аккумулятор возьмёт столько, сколько может).
• • При выборе быстрой зарядки убедитесь в совместимости технологий (таких, как Quick Charge) — режим напряжения и тока должны быть идентичны (например, 9В/3А).
• • Скорость быстрой зарядки зависит от технологии и мощности самого зарядного устройства, а также от способности аккумулятора принимать такой быстрый заряд, измеряется в Ваттах (Вт или W).

Узнать некачественный зарядник просто. Он будет слишком медленно заряжать устройство (иногда телефон быстрее разряжается, чем заряжается), нагреваться сам и греть телефон (обычный небольшой нагрев — это нормально). Использовать з/у при сомнениях в качестве не следует, лучше обратитесь в сервисный центр для проверки.

Итоги и новости

Мы постоянно отслеживаем публикации учёных, чтобы вовремя внести правки и изменения в алгоритмы. Например, мы изучили реальные достижения электрохимических разработок к 2023-му году.

Также выделили основные тренды, которые по факту уже доступны в отрасли аккумуляторных технологий для производителей электроники. В статьях мы используем опыт учёных и практическую часть инженерных открытий.

Все ссылки на источники и исследования проставили внутри статьи согласно контексту упоминания. Предлагаем ознакомиться с нашим разделом научно-популярных материалов по аккумуляторным технологиям.