Батареи в современных смартфонах

Множество мифов, связанных с работой аккумулятора, только сбивают с толку. Мы проверили самые популярные заблуждения и выяснили, что влияет на срок службы любой батареи и как правильно заряжать гаджеты.

Как увеличить срок службы батареи? Почему смартфон так быстро разряжается? Мы проверим популярные мифы, которые вы можете найти в интернете, и расскажем всю правду про современные гаджеты.

Миф: Зарядка по ночам сокращает срок службы батареи

Стоит ли заряжать телефон по ночам? Давайте разберемся.

• В основе данного мифа лежит опасность перегрузки аккумулятора. Но эта проблема не актуальная для современных смартфонов.
• Даже старые литиево-ионные батареи очень редко перегреваются, если они слишком долго подключены к зарядному устройству. Современные батареи, однако, достаточно умны, чтобы без проблем выдержать ночную зарядку.
• К сожалению, в этом мифе есть доля правды: аккумулятор и в самом деле теряет зарядную способность, если вы оставляете его заряжаться на всю ночь. Но эти потери настолько минимальны, что вы их не заметите.
• Следовательно, вам не нужно беспокоиться, если вы хотите поставить свой смартфон заряжаться на ночь. Последствия будут далеки от тех, каких опасались владельцы телефонов со старыми батареями.

Совет: Аккумулятор прослужит дольше, если он будет постоянно балансировать в диапазоне от 40 до 80 процентов заряда.

Миф: Завершение работы приложений увеличивает время работы аккумулятора

Многие владельцы смартфонов считают, что они могут продлить время автономной работы своего гаджета, если закроют неиспользуемые приложения. Но это миф, ведь овременные мобильные телефоны предназначены для многозадачности.

• Например, если вы выйдете из приложения в iOS, оно будет заморожено. Это означает, что программа перестанет что-либо делать и не будет потреблять энергию.
• Полностью завершая работу приложения, вы удаляете его данные из оперативной памяти гаджета. Когда вы решите открыть его еще раз, приложение должно будет заново загрузиться в память смартфона. А этот процесс потребует гораздо больше ресурсов батареи, чем повторное открытие.

Совет: Не завершайте работу приложения, если в скором времени снова будете его использовать.

• Вместо постоянного закрытия приложений, вы можете продлить время автономной работы своих гаджетов другими способами. Например, отключите уведомления или фоновые обновления программ.

Миф: Используйте только оригинальные зарядные устройства

Логично, что большинство производителей хотят, чтобы вы использовали только оригинальные зарядные устройства. «Родные» аксессуары довольно дорогие, но то, что они лучше для аккумулятора — это миф. Для многих гаджетов можно использовать и другие зарядные устройства, и мы докажем, почему.

• Современные устройства для зарядки смартфонов стандартизированы. Как правило, время подпитки от «неродного» прибора немного больше, но это не влияет на работу аккумулятора.
• Вы можете заряжать свой смартфон практически любым зарядным устройством, но мы не советуем использовать только дешевые аксессуары, купленные на известных китайских сайтах.
• Сторонние зарядные устройства являются бюджетной альтернативой, которую можно спокойно использовать до тех пор, пока они сертифицированы и заряжают аккумулятор до необходимого уровня.

Миф: Bluetooth, Wi-Fi и службы геолокации быстрее разряжают аккумулятор

Некоторые приложения очень быстро разряжает аккумулятор смартфона. Но это не относится к функциям вроде Bluetooth, Wi-Fi и определению местоположения.

• Bluetooth и Wi-Fi не разряжают батарею так быстро, как многие считают. Когда мы тестировали смартфоны, активность этих функций в среднем сокращала общее время автономной работы гаджета всего на 30 минут. Согласитесь, это незначительные потери, если смартфон работает в течении суток.
• Но раньше все было иначе: Wi-Fi и Bluetooth использовали другие модули, для работы которых требовалось гораздо больше питания, чем для современных аналогов. Прогресс не стоит на месте, и теперь эти службы не потребляют так много энергии.
• Выключение определения местоположения не увеличит общий срок службы батареи. Но если вы не используете эту функцию, лучше ее отключить.

Совет: Больше всего энергии тратится на подсветку дисплея. Если вы не используете смартфон, выключайте экран. Уменьшение яркости дисплея поможет сильно сэкономить заряд батареи.

Миф: Всегда полностью разряжайте аккумулятор перед зарядкой

Многие думают, что аккумулятор всегда должен быть полностью разряжен, прежде чем его стоит подключать к сети. Но мы готовы развеять и этот миф.

• Такое правило было актуально во времена никель-кадмиевых или никель-металлогидридных аккумуляторов. Именно они обладали так называемым «эффектом памяти», при котором снижается общая емкость батареи, и она не заряжается выше определенного уровня.
• Сегодня в смартфонах установлены только литий-ионные или литиево-полимерные аккумуляторы, у которых уже нет «эффекта памяти». Однако некоторые производители по-прежнему рекомендуют откалибровать батарею, если гаджет стал быстро разряжаться или вовсе выключаться на определенном уровне заряда аккумулятора.

Заложенный производителями срок службы современных смартфонов достаточно короток, поэтому неудивительно, что многие из нас всеми силами стараются продлить жизнь своих гаджетов. В Сети можно найти немало советов по уходу за устройствами, но далеко не все из них правильны. Некоторые из них уходят корнями глубоко в историю и уже успели не один десяток раз быть подтверждёнными, а затем опровергнутыми. Мы собираемся поставить точку в одном из таких мифов, который гласит, что перед использованием смартфонов, их аккумулятор нужно «тренировать».

Суть мифа

«Тренировка» аккумуляторов, которую многие советуют проводить в обязательном порядке, заключается в полном разряде-заряде батареи, проведённом N раз, где N — произвольное число, зависящее исключительно от конкретного советчика. Объяснения этому даются самые разные. Кто-то утверждает, что тренировка необходима самому аккумулятору для того, чтобы он из заводского состояния «вышел на полную ёмкость». Другие придерживаются мнения, что аккумулятор-то в полном порядке, но его контроллеру нужно «объяснить», какая у батареи полная ёмкость. Третьи считают, что если после покупки немедленно не провести разряд-заряд, то можно столкнуться с «эффектом памяти», который снизит ёмкость аккумулятора. А некоторые для тренировки даже советуют приобретать специальные устройства, которые, хоть и не бесполезны, но нужны для совершенно других целей.

Правда или нет?

Разумеется, всё это неправда, а перечисленные причины для проведения «тренировки» — ошибочны. Аккумуляторы проверенных производителей, в том числе установленные в смартфоны, тестируются ещё на заводе. Бракованные экземпляры попросту не попадут на прилавки, а ёмкость прошедших проверку всегда соответствует заявленной с небольшой допустимой погрешностью. Что касается батарей от малоизвестных китайских производителей, то им выйти на заявленную ёмкость не поможет ни одна тренировка — их показатели изначально завышены, и хорошо, если на 20–30%, а не на все 50%.

Не могут стать причиной необходимости «тренировки» аккумуляторов и современные контроллеры. Это достаточно умные микросхемы, работа которых калибруется на предсерийных образцах устройств. В результате мы получаем идеально подогнанные друг под друга аккумулятор и контроллер, которые не требуют каких-либо дополнительных притирок. Ещё один миф, непосредственно связанный с контроллерами, — утверждение о том, что аккумуляторы необходимо отключать от зарядного устройства сразу после их полной зарядки, чтобы избежать «перезаряда». В действительности контроллер самостоятельно размыкает цепь после достижения на аккумуляторе напряжения номинального уровня. Так что лежит ли гаджет на зарядке несколько часов или несколько дней — никакого значения не имеет.

Мы описали идеальную ситуацию, но справедливости ради отметим, что бывают случаи, когда контроллер действительно может ошибаться. Первый — установка аккумулятора другой ёмкости. В старых смартфонах были популярны батареи повышенной ёмкости, устанавливаемые вместо задней крышки, и при их использовании контроллер действительно мог неверно оценивать уровень заряда батареи. Второй случай — дешёвые ноутбуки и внешние аккумуляторы. Батареи, состоящие из нескольких банок, рано или поздно неизбежно разбалансируются, то есть заряд на разных элементах питания в один момент времени оказывается неодинаковым. Умные контроллеры успешно борются с этим явлением, но в некоторых дешёвых моделях ситуация действительно приводит к падению общей эффективной ёмкости аккумулятора. В обоих описанных случаях однократная «тренировка» батареи действительно не повредит: благодаря ей контроллер узнает полную ёмкость нестандартного аккумулятора, а заряд на всех элементах батареи из нескольких банок будет сбалансирован.

Что касается «эффекта памяти», этот миф берёт начало более десятилетия назад, когда ещё были широко распространены никель-кадмиевые (NiCd) и никель-металлгидридные аккумуляторы (Ni-MH). Заряд таких батарей при неполном разряде приводил к росту кристаллических образований из активного вещества, которые закрывали собой активную поверхность электродов аккумулятора, служащую для переноса ионов. Это в конечном итоге и становилось причиной снижения эффективной ёмкости элементов питания. Для борьбы с этим эффектом использовался предварительный полный разряд батареи перед её зарядкой. А, в случае, если неправильная зарядка уже была произведена, применялась пресловутая тренировка: несколько циклов разряда-заряда разрушали кристаллические образования и восстанавливали эффективную ёмкость.

Слева направо: нормальная структура анода NiCd-аккумулятора; образовавшиеся из-за неправильного использования кристаллы; структура анода после «тренировки»

Долгое время считалось, что литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные (Li-Pol) аккумуляторы не подвержены эффекту памяти, что оказалось не совсем так. Принципиальное наличие этого эффекта в литиевых батареях было доказано учёными пару лет назад: при заряде аккумуляторов на их электродах могут возникать дендриты, названные так из-за своего сходства с ветвями деревьев. Однако их влияние на ёмкость аккумуляторов настолько незначительно, что не способно быть хоть сколько-то заметным по сравнению с другими причинами изнашивания Li-Ion батарей. И если говорить о пресловутых «тренировках», то в данном случае они не только не помогают в борьбе с дендритами, но ещё и расходуют драгоценные циклы заряда-разряда, число которых на самом деле и определяет срок службы современных батарей.

Формирование дендритов в Li-Ion аккумуляторах

Главная причина, по которой литиевые аккумуляторы теряют ёмкость — старение материалов электродов при каждом цикле заряда и разряда. Этот процесс может протекать быстрее или медленнее в зависимости от двух основных факторов. Первый — глубина разряда. Чем сильнее вы разряжаете аккумулятор, тем меньше циклов он способен перенести до заметного падения ёмкости. Если вы будете разряжать батарею не до 0% (срок службы 600 циклов), а только до 40% (срок службы 1500 циклов), это даст относительное увеличение срока службы батареи на 40%.

Падение ёмкости для разных уровней заряда (SoC) в зависимости от количества циклов заряда (по данным Battery University)

Второй фактор — максимальное напряжение ячейки. Заряд до номинальных 4,2 В даёт срок службы батареи в 600 циклов, в то время как до 4,1 В (уровень заряда 90%) — уже 1000 циклов.

Падение ёмкости для разного напряжения заряда ячеек в зависимости от количества циклов заряда (по данным Battery University)

Как продлить срок службы аккумулятора

«Тренировки» литиевых батарей бессмысленны как для «раскачки» аккумулятора, так и для продления его срока службы. Тем не менее, вам вполне по силам сберечь батарею своего гаджета от преждевременной смерти, соблюдая несколько простых правил.

Не перегревайте аккумуляторы. Особенно, если они полностью заряжены. По утверждению компании Battery University, производящей оборудование для тестирования аккумуляторов, это наихудший случай эксплуатации батареи и наиболее быстрый путь к необратимому падению ёмкости.

Не переохлаждайте аккумуляторы. Литиевые батареи не предусматривают работу при отрицательных температурах, поэтому старайтесь держать гаджеты в тепле. Падение эффективной ёмкости аккумулятора зимой может достигать 30%, и хотя этот процесс обратим, пользу вашей технике точно не принесёт.

Храните аккумуляторы заряженными наполовину. Так поступает большинство производителей электроники, поставляющих на прилавки смартфоны и ноутбуки с заряженными наполовину батареями. Длительное хранение (более месяца) полностью заряженного аккумулятора приведёт к неминуемому падению ёмкости, а полностью разряженного — к «глубокому» разряду и фактической смерти элемента питания.

Калибруйте аккумуляторы ноутбуков. Даже в современных ноутбуках будет не лишним раз в полгода проводить полный цикл разряда-заряда батареи для стабилизации напряжения на всех банках.

Ограничьте использование быстрой зарядки. Чем выше напряжение и сила тока при заряде батареи, тем меньше она вам прослужит. Именно это происходит при быстрой зарядке, постоянное использование которой сократит жизненный цикл батареи примерно на 10%. Решая, пользоваться быстрой зарядкой или нет, вы делаете выбор между удобством и сроком службы батареи. Мы не призываем вас полностью отказаться от технологических достижений: кого-то падение ёмкости в далёкой перспективе вовсе не беспокоит, но для максимального продления срока службы аккумулятора быстрой зарядкой стоит пользоваться только в случае необходимости.

Год от года аккумуляторы в смартфонах становятся всё более совершенными: увеличивается их емкость, уменьшаются вес и габариты, исчезают недостатки.

Не стоит забывать и про экологическую безопасность, ведь эта деталь считается наиболее «грязной» в современных гаджетах.

Посмотрим, какие же «батарейки» можно встретить сегодня в мобильных устройствах.

Основные виды аккумуляторов

На протяжении истории развития сотовых телефонов в них использовалось четыре вида батарей:

• никель-кадмиевые;
• никель-металлогибридные;
• литий-ионные;
• литий-полимерные.

К настоящему времени в арсенале разработчиков остались два последних типа как наиболее технологичные, эффективные и «чистые». Именно эти виды аккумуляторов можно встретить в описаниях большинства смартфонов.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Этот тип источников питания пришел еще из домобильной эры. Первые образцы известны с конца XIX века. До конца минувшего столетия промышленники предпринимали многочисленные попытки избавиться от присущих им недостатков, и в какой-то мере им это удалось.

Так или иначе, особого выбора у разработчиков первых мобильных устройств просто не было. Основные претензии заключались в следующем:

• использование в конструкции вредных для здоровья человека токсичных металлов;
• недостаточная емкость батареи;
• ограниченное число циклов заряда/разряда;
• низкая технологичность в производстве, приводящая к повышению себестоимости;
• так называемый «эффект памяти».

Последний состоял в том, что при зарядке не до конца разряженной батареи ее емкость уменьшалась на определенную величину. Как следствие, перед первым использованием аккумулятор приходилось несколько раз прогонять через цикл полного заряда-разряда.

Имелись у таких источников питания и плюсы – широкий диапазон рабочих температур. Тем не менее, минусов было существенно больше, и при попытке справиться с ними был создан следующий тип батареи.

Никель-металлогибридные аккумуляторы

В них отсутствовал токсичный кадмий, при одном упоминании о котором с особо впечатлительными защитниками природы случается истерика. Кроме того, эффект памяти был выражен значительно слабее.

Также повысилась и емкость, а себестоимость, напротив, немного снизилась. Но были по сравнению с NiCd аккумуляторами и серьезные недостатки:

• необходимость использования сложного зарядного устройства;
• уменьшение числа циклов заряда/разряда.

Оба вида батарей были подвержены достаточно высокой степени саморазряда, что серьезно ограничивало автономность мобильных устройств на их основе. И когда на горизонте появилось следующее поколение, конструкторы с радостным визгом вышвырнули их на свалку истории.

Литий-ионные аккумуляторы

Этот тип батарей вызвал настоящую революцию в мире гаджетов.

Отныне длительность их работы в режиме ожидания возросла в разы. Исчез и набивший оскомину эффект памяти, хотя некоторые особо продвинутые пользователи по старой памяти продолжают «тренировать» аккумуляторы своих девайсов.