Sisällysluettelo:
Olen varma, että olet huomannut, että näet huomattavan eron puhelimen akun varauksessa noin vuoden kuluttua. Jos pidät puhelinta tarpeeksi kauan, sen akussa ei ehkä ole edes tarpeeksi latausta selviytyäksesi koko päivän. Oletko koskaan miettinyt miksi?
Paristot: Kuinka ne toimivat?
Sähkö ei ole maagista. Itse asiassa se on melko tylsä aihe useimmille meistä ja haluamme sen olevan vain siellä, kun meidän on käytettävä sitä. Mutta ymmärtääksesi, miksi puhelintasi on ladattava enemmän kuin nyt, kun sait puhelimen, sinun on tiedettävä vähän akun toiminnasta. Älä huoli, pysymme täällä perusteiden kanssa.
Sähkö, kuten mikä tahansa energia, ei ole asia, jonka voit luoda. Kaikki asiat, jotka ajattelemme "tuottavan" sähköä, todella muuttavat vain yhden energian muodon toiseksi, ja akku käyttää kemiallista reaktiota (energiaa) rakentaakseen sähkövarauksen, joka voidaan mitata ajan myötä. Tämän varauksen rakentamiseen voidaan käyttää erilaisia materiaaleja, ja ne tuottavat erilaisia tuloksia. Käytämme puhelimissamme litiumpohjaisia akkuja, koska ne tarjoavat kohtuullisen tulostustason kohtuulliseen hintaan.
Puhelimen akun arvioitu käyttöikä on juuri se - arvio.
Puhelimen akusta löydät kolme komponenttia, jotka ovat tärkeitä sen suhteen, mistä puhumme: negatiivinen elektrodi (nimeltään anodi ja yleensä valmistettu grafiitista), positiivinen elektrodi (nimeltään katodi ja valmistettu litiumseoksesta ja muut metallit) ja elektrolyyttiliuos. Kemia näiden kolmen asian välillä on yksinkertainen, ja siksi niitä voidaan käyttää energian varastointiin. Kun kohdistat varauksen elektrodeihin (laturistasi), litiumionit ovat positiivisesti varautuneita ja ne houkutellaan negatiiviseen elektrodiin. Kun vedät varauksen akusta, nämä litiumionit menettävät positiivisen varauksensa eikä niitä enää houkuttele negatiivinen elektrodi. Mitä kauemmin vedät varastoitunutta energiaa ladatusta akusta, sitä litiumionien lukumäärä, jota ei enää ladata, kasvaa, kunnes niistä ei enää riitä tuottamaan mitään lähtöä ja akku on tyhjä. Kytkeminen laturiin nollaa tämän jakson.
"Cycle" on tärkeä sana tässä. Koska akut on suunniteltu lataamiseen, on vaikea mitata niiden käyttöikää aikayksikkönä. Akku, joka kestää kaksi vuotta sinulle, voi kestää vain kuusi kuukautta jollekin toiselle, koska sitä käytetään eri tavalla. Jotta voimme arvioida, kuinka kauan niiden odotetaan kestävän, akun pitkäikäisyys mitataan latausjaksoilla. Puhelimen akku on tyypillisesti suunniteltu kestämään noin 500–600 jaksoa, ja jakso määritellään lataamaan täysin tyhjä akku 100%: iin ja tyhjentämään sen taas nollaan. Akun lataaminen, jossa on jäljellä 50%: n varaus, sen tyhjentäminen 50%: iin on osittaista sykliä, minkä vuoksi kuulet ihmisten käskevän ladata akku ennen kuin se loppuu, ja kuulet myös ihmisten sanovan sinulle päinvastoin. keinoina pelata järjestelmää ja välttää se 500. jakso. Tietenkin, se ei toimi tällä tavalla, koska akku ei todellakaan laske laskurisyklien lukumäärää. Viisi sataa on vain arvio.
Mutta pitkäikäisyys voidaan mitata jaksoissa sen takia, mitä tapahtuu, kun lataat akun, ja kuinka se vaikuttaa tuleviin lataussykleihin, varastoitavan energian määrään ja varastoidun latauksen potentiaaliseen (ajattele volttien lukumäärää).
Hapettuminen ja tehokkuus vihaavat toisiaan
Koska sähköajoneuvot ovat todellinen asia ja niiden käyttämät akut ovat kohtuuttoman kalliita, on tehty paljon tutkimuksia siitä, miksi litium-ioni-akut hajoavat elinaikanaan. Onneksi tämä koskee myös puhelimiemme halvempia (mutta silti kalliita!) Akkuja, ja se johtuu akkujen lataamisen aikana tapahtuvista kemiallisista muutoksista.
Tiedämme, että akun lataaminen positiivisesti lataa litiumioneja, jotka sitten magneettisesti (sähkö on magneettisuutta) houkuttelevat negatiiviseen elektrodiin. Kun enemmän ja enemmän varautuneita ioneja houkuttelee, negatiivisen elektrodin ja positiivisen elektrodin potentiaaliero kasvaa. Näin mitaat jännitettä - potentiaalienergian ero kahden elektrodin välillä. Kun akku saavuttaa tietyn lukeman, akkua pidetään täysin latautuneena. Akun purkamisen aikana on päinvastoin, ja potentiaaliero pienenee, kunnes se saavuttaa nollan, koska negatiivisessa elektrodissa ei ole enää positiivisesti varautuneita ioneja. Mutta se ei tarkoita, että negatiivinen elektrodi on puhdas ja täsmälleen sama kuin se oli ennen aloittamista.
Elektrodit hapettuvat. Samoin vesi ja ilma voivat aiheuttaa raudan ruosteen (josta sana hapettuminen tulee), litium-, grafiitti- ja elektrolyyttisuolat aiheuttavat elektrodin hapettumisen. Kun jokainen positiivisesti varautunut ioni irroitetaan akun anodista, mikroskooppinen hiukkaskerros jätetään taakse ja se on kemiallisesti sitoutunut grafiittianodiin. Nämä hiukkaset on valmistettu litiumoksidi (happea sitova litium) atomeista ja litiumkarbonaatti (hiilellä sidottu litiumi) atomeista, kummallakaan ei ole samoja kemiallisia tai sähköisiä ominaisuuksia kuin grafiitilla. Tämä kerros häiritsee varaus- / purkausjaksoa ja muuttuu potentiaalien (jännitteen) ero ja varautuneiden ionien lukumäärä. Lopulta muutokset riittävät huomaamaan. Jos jatkat akun käyttöä ja lataat sitä normaalisti, tulet pisteeseen, jossa ei ole tarpeeksi sähköenergiaa puhelimen virran varastointiin.
Akun lataaminen muuttaa olennaisesti elektrodien koostumusta ja vaikuttaa tapaan, jolla akku latautuu tulevaisuudessa.
Erityyppisillä litiumikoostumuksilla, samoin kuin elektrolyyttiliuoksessa käytetyillä suoloilla, on vaikutusta siihen, kuinka suuri osa näistä saostumista jää elektrodiin. Mutta puhtaampaa kierrosta varten tarvittavat materiaalit eivät ole välttämättä parhaita, koska ne eivät pysty tarjoamaan niin paljon tallennettua virtaa. Haluamme suurten kapasiteettien, pienitehoisten akkujen puhelimiin, koska ne ovat turvallisempia kuin suuritehoiset akut (ja maksavat vähemmän), ja haluamme niiden antavan virtaa puhelimeemme niin kauan kuin pystyy. Sähköajoneuvo voi käyttää suuren kapasiteetin suuritehoisia akkuja, koska ne ovat suojattu kiinteällä rungolla ja etteivät ne vaurioidu yhtä todennäköisesti. Ne ovat välttämättömiä, koska auton on kyettävä kulkemaan pitkiä matkoja latausten välillä. Mutta myös Tesla Model S: n vaihtoakun hinta on 12 000 dollaria. Osa kustannuksista tulee kalliista materiaaleista, joita käytetään litium-nikkeli-koboltti-alumiini-oksidiakkujen rakentamiseen, toisin kuin puhelimessa käytetyillä litium-koboltin akkuilla, jotka eivät kestä lähes yhtä monta sykliä, ennen kuin ne hajoavat.
Jännitteellä on merkitystä
Yksi suurimmista tekijöistä, jotka voivat vaikuttaa siihen, kuinka monta kierrosta litium-ioniakku kestää, on sen jännite. Puhelimet ja autot eivät ole ainoita asioita, jotka on suunniteltu käytettäväksi ladattavilla litiumparistoilla, ja vuonna 2015 Yhdysvaltain energiaministeriö käytti paljon rahaa ja aikaa nähdäkseen tarkalleen, mitkä aiheuttavat ongelmia ja kuinka niitä lievittää, koska satelliitit käyttävät litiumpohjaisia akkuja ja aurinkolaturit. Tutkimuksissa havaittiin, että akun itse koostumuksen jälkeen seuraava suurin syyllinen, joka voi vaikuttaa akun pitkäikäisyyteen, on latausjännite ja pidätetyn latauksen jännite.
Kemia, joka saa litiumpariston toimimaan, luonnollisesti pilaa anodin, ja siitä puhumme yllä. Mutta jos lataat yli 3, 9 voltin akun tai varastoit varauksen, jonka potentiaaliero on suurempi kuin 3, 9 volttia, katodille tapahtuu samanlainen hajoaminen (positiivinen elektrodi). Tämä leikkaa akun pitkäikäisyyden puolittain. Latausjännite ja pitojännite ovat pääosin sama asia, koska olet jännittävä kaikista akun komponenteista, mutta lataaminen tuo myös lämpöä, ja mitä korkeampi latausjännite on, sitä kuumempi se on. Lämpö, jota käytetään, kun akku herätetään yli 3, 9 volttia, pahentaa entisestään katodin hajoamista.
Ei ole salaista akkuvalmistajien kabinettia, jotka yrittävät paeta meitä; se kaikki on kemiaa.
Toisin sanoen, tarvittavat jännitteet nykyaikaisen puhelimen virran saamiseksi ja akun nopeasti lataamiseksi merkitsevät sitä, että asioiden "korjaaminen" on lähes mahdotonta. Kuka tahansa akkukäyttöisellä poralla on nähnyt tämän toiminnassa. Työkalussa käytetyt 12 tai 14 voltin akut eivät kestä lähes yhtä monta kierrosta kuin puhelimissamme. Ne varastoivat ja käyttävät suurempaa jännitettä, latautuvat suuremmalla jännitteellä ja paljon kuumempaa, ja niihin voi vaikuttaa huomattavasti vain muutaman latausjakson jälkeen. He käyttävät samoja litiumpohjaisia akkuja kuin puhelin, koska Tesla S -akun kaltaisten materiaalien käyttäminen tekisi niistä kalliimpia, ja niillä ei vain ole kovin pitkää käyttöikää. Hyvää kiitosta, että voimme kierrättää suurimman osan niistä olevista materiaaleista, emmekä ole hukkumassa hylättyjen Makita- ja Porter-Cable-akkujen mereen, jossa litium on kalliimpaa kuin kulta.
Hyvä uutinen on, että kaikki yritykset, jotka valmistavat litiumparistoja, pyrkivät parantamaan asioita. Kuka voi keksiä ensimmäisen akun, joka kestää huomattavasti pidempään, se ansaitsee paljon rahaa. Voimme vain ladata puhelimemme, kun ne on ladattava, ja tiedämme, ettei akkujen valmistajien välillä ole mitään salaliittoa saadaksemme meidät ostamaan uusia tuotteita useammin.
Näiden Android-puhelimien akku on paras
