Wie Marketing es schneller macht, Ihre Smartphones aufzuladen

Wie sich herausstellte, laden fast alle Smartphones ihre Akkus mit Strömen auf, die weit unter dem Standard liegen, und was in die Kategorie der Schnellladevorgänge fällt, ist tatsächlich langsamer als die Tatsache, dass es in anderen Richtungen seit 6-7 Jahren massiv funktioniert.

Was ist das Problem

Ungefähr 70-80% der Smartphones auf dem Markt haben eine Akkukapazität von ca. 3000 mAh und werden mit 5-Volt-Stromquellen von 1 A geladen. Wenn Sie sich die Eigenschaften ihrer Akkus ansehen, stellt sich heraus, dass das Laden in jedem Fall in einem Modus von erfolgt eineinhalb unter dem in den technischen Daten vorgeschriebenen Standard.

Beispielsweise beträgt für die überwiegende Mehrheit der Li-Ionen-Akkus mit einer Kapazität von 3-4.000 mAh der Standardladestrom 0,5 C (das Verhältnis von Ladestrom zu voller Kapazität). Das heißt Für ein 3000-mAh-Modell sind dies 1,5 A. Zusätzlich zu den Standardwerten ist der maximale Ladestrom in den technischen Daten angegeben. Bei der gleichen absoluten Mehrheit der Batterien beträgt sie 1 C (in unserem speziellen Beispiel 3 A). Gleichzeitig gibt es Modelle auf dem Markt, bei denen die Standard- und Maximalströme deutlich höher sein können.

Hier einige konkrete Beispiele. Dieser Screenshot zeigt die Eigenschaften des LG BL-42D1F-Akkus (der sich auf dem LG G5 und einer Reihe anderer Modelle befindet):



Bitte beachten Sie, dass der maximale Ladestrom 1,1 C beträgt, d. H. etwas mehr als 3 A bei einer Fünf-Volt-Quelle.

Hier ist ein Beispiel für einen anderen "Akku" LG BL-45B15:



Alles ist ähnlich wie bei der vorherigen Batterie.

Weitere Beispiele

Es gibt ein Hindernis für die Untersuchung der Eigenschaften von Smartphonebatterien: In offenen Quellen sind nur sehr wenige detaillierte Informationen verfügbar. Es ist mir gelungen, nur für LG unvollständige Spezifikationen zu finden, und ich habe sie höher angegeben. Für die Batterien mit dem häufigsten Formfaktor sind die detaillierten Spezifikationen des 18650 jedoch vollständig, da es sich um Massenprodukte im Handel handelt.

Werfen wir einen Blick auf eine der beliebtesten Optionen - Sanyo UR18650-NSX :



Der Standardladestrom beträgt fast 1,8 A, was 0,7 C entspricht.

Und hier ist ein Beispiel von Samsung - INR18650-30Q :



Hier haben wir Ströme von 1,5 A bis 4 A (1,33 C)! Wenn Sie immer mit dem maximalen Strom laden und mit einer hohen Last von 15 A entladen, beträgt der Leistungsabfall nach 300 Zyklen etwas mehr als 25%, was relativ gering ist. Wenn der Entladestrom zum Beispiel 30-mal geringer ist (wie bei einem typischen Smartphone), müssen Sie sich keine Gedanken über schnelles Altern machen.

Was ist wahre Schnellladung?

Schnelles Laden ist dort, wo die Ströme 2 C oder mehr betragen. Und es gibt Bereiche, in denen das schon lange nicht mehr neu ist. Zum Beispiel im selben Elektrowerkzeug. Bosch und andere Hersteller bieten seit 6-7 Jahren Akkus an, die 3000-mAh-Akkus in 35 Minuten (20 Minuten bis 80%) laden. Es scheint mir, dass diese Zeit zusätzlich zu hohen Strömen in der ersten Phase durch Reduzieren der zweiten Phase der CV-Ladung erreicht wird. Dies hat zur Folge, dass die Batterien nur ca. 90-95% der Nennkapazität erreichen, Sie jedoch nicht warten müssen, bis sie blau werden.



Hier zum Beispiel Spezifikationen von Samsung "Dosen" 18650, die in solchen Modi arbeiten:



Bei einer Kapazität von 2000 mAh beträgt der maximale Ladestrom 4 A, was 2 C entspricht. Die maximale Ladezeit beträgt 50 Minuten. Warum nicht 30 Minuten? Ich möchte Sie daran erinnern, dass das Laden von Li-Ionen-Akkus aus zwei Phasen besteht. In der ersten Phase wird eine Strombegrenzung festgelegt. Wenn die Batterie gesättigt ist und ihren maximal geregelten Spannungswert erreicht, geht der Prozess in die Wiederaufladephase über, in der die Spannung festgelegt wird und der Strom allmählich abnimmt. So kann dieser Prozess für Modus 1 C dargestellt werden:



Für 2 C sieht das Diagramm ähnlich aus, wird jedoch zeitlich komprimiert. Außerdem können verschiedene Batterien unterschiedliche Eigenschaften aufweisen und die CV-Phase (mit konstanter Spannung) kann bei unterschiedlichen akkumulierten Ladezuständen beginnen.

Wenn Sie also von coolem Schnellladen erfahren, das in der Tat mit Strömen von bis zu 1 C arbeitet (und auf dem Markt können Sie Modelle mit mehr Fingerspitzengefühl zählen), müssen Sie wissen, dass es in anderen Bereichen vor sechs Jahren doppelt so cool war mit einigen Vorbehalten.

Warum machen sich die Hersteller keine Sorgen

In der Theorie sind sie über die Haltbarkeit der Batterie gebacken. Hohe Lade- und Entladeströme beschleunigen die Degradation. Vor ungefähr sieben Jahren hat batteryuniversity.com ein Diagramm wie das folgende erstellt:



Sie zeigt die Kapazitätsreduzierung in Abhängigkeit von den Lade- und Entladeströmen. Jetzt hat sich die Situation jedoch verbessert. Darüber hinaus haben Smartphones keine derart wilden Entladeströme.

Aus Versuchsgründen habe ich ein Paar 2,5 Jahre alter Smartphones mit 3000-mAh-Akkus genommen, die die ganze Zeit über im Heck und in der Mähne verwendet wurden: das Huawei P9 Lite mit gewöhnlicher Einzelampere-Aufladung und das Samsung Galaxy S8, das immer nur mit 9 V und ~ aufgeladen wurde 1,5 A. Und da es keine andere verfügbare Methode zur Kapazitätsschätzung gibt, habe ich mit einem alten Tester die Energiemenge gemessen, die für das Laden aufgewendet wurde. Dies ist natürlich ein bedingter Indikator, da die Ladeeffizienz mit dem Alter der Batterie abnimmt. Aber für eine grobe Einschätzung ist es durchaus geeignet.



Das auf null entladene und im ausgeschalteten Zustand aufgeladene Galaxy S8 „aß“ 14,4 Wh · anderthalb Stunden. Gleichzeitig beträgt die Kapazität des Akkus auf dem Typenschild 13,2 Wh. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass ein Teil des aus der Steckdose entnommenen Kabels und des Konverters „verloren gegangen“ ist, kommt es zu einer leichten Verschlechterung der Kapazität.

UPD: Der Vollständigkeit halber ein Diagramm der Temperatur während des Schnellladens von 9 V und 1,6 A. Die Spitzentemperatur beträgt 35 ° C, was weit von der Maximaltemperatur von 45 ° C entfernt ist. Das heißt Der Ladezyklus verläuft exakt nach Zeitplan, ohne Überhitzung und stoppt.



Mit anderen Worten, für ca. 1000 volle Lade- und Entladezyklen hat der Akku nicht so viel verloren. Nach einer groben subjektiven Einschätzung - nicht mehr als ein Drittel der ursprünglichen Kapazität.



Bei P9 Lite ist das Bild ähnlich. Das vollständige Aufladen dauerte 3,5 Stunden, und der Tester maß 12,1 Wh. Bei dieser Messung wurde es jedoch nach dem Kabel direkt mit dem Smartphone verbunden. Es kann festgestellt werden, dass die Kapazität gewisse Verluste aufweist, diese jedoch wiederum nicht so erheblich sind.

Was ist die Schlussfolgerung? Die Batterie, die nur im schnellen 1 C-Modus zweieinhalb Jahre lang geladen wurde, verlor nicht so viel wie die Batterie, die mit Strömen unter dem Standard aufgeladen wurde.

Was ist das Wesen der Ansprüche

Hier ist ein weiteres Bild des armen P9 Lite, der anderthalb Stunden lang einen Schluck 0,96 A getrunken hat und 60% der Ladung seines Akkus mit 3000 mAh erreicht hat. In diesem Fall wechselt ~ 0,2 A in den Ruhemodus.



Das heißt der akku bekommt ca. 0,8 a ab dem wir einen lademodus von ~ 0,25 c bekommen! Höchstwahrscheinlich ist es die Hälfte des Standardmodus von 0,5 ° C, der für ihn durch Spezifikationen definiert ist.

Mit anderen Worten, die Zeit von 2000-mAh-Batterien verging vor vielen Jahren. Und unter ihnen tauchte der inoffizielle Standard des „Ladens“ bei 1 A auf. Und es wäre normal, wenn die Hersteller standardmäßig das Laden mit Strömen von mindestens 1,5 A zulassen würden. Gleichzeitig 2 A, was derzeit der Fall ist Kapazitäten ergeben einen Modus von 0,7 C.

Es stellt sich aber die Frage, wer dann Quick Charge kauft, was in der Tat nur ~ 20% schneller sein wird.

Jemand fragt jetzt, ob die meisten Gebühren jetzt 1 A betragen. Was passiert, wenn Smartphones 2 A aufnehmen dürfen? Ja, es wird nichts geben. Vor dem Aufladen wählt das Smartphone das Protokoll aus. Wenn die Quelle älter ist und nicht auf Anforderungen reagiert, wird sie getestet und der maximal zulässige Modus ausgewählt. Beispielsweise können dieselben Smartphones mit herkömmlichen Einzelampere-Ladevorgängen Ströme von 0,4, 0,5, 0,7 und 1 A aufnehmen (die genaue Liste der Modi hängt vom Hersteller des Smartphones ab). Wenn die Quelle oder Leitung unter Last keine Spannung abgibt, wird der maximale Strom entnommen.

Wenn wir also das Röhrensegment bei Yandex.Market mit bis zu 6.000 Rubel wegwerfen, wo alles gespart und Pappbatterien eingelegt werden, erhalten wir 806 Modelle, von denen nur 154 Qiuck Charge oder ihre proprietären Technologien unterstützen. Von den verbleibenden 652 werden meiner Schätzung nach 10% diejenigen sein, die bereits wissen, wie man jeweils 2A einnimmt (ja, der Prozess hat hier begonnen), aber bei den anderen ~ 580-Modellen besteht das eigentliche Hindernis für den 1,5- oder 2-A-Modus zum größten Teil darin, Marketing.