Литий-иондық аккумуляторлардың iPhone аккумуляторының қызмет көрсету мерзімі мен өнімділігіне әсері

IPhone үшін литий-иондық аккумулятор: Негізгі химиялық құрамы, конструкциялық шектеулер және шынайы әлемдегі тозу

LCO-дан NMC қоспаларына дейін: Катодтың дамуы қалай энергия тығыздығын және жылулық тұрақтылығын жақсартты

IPhone-ның алғашқы модельдерінде қолданылған lithium батареялары литий-кобальт оксиды (LCO) катодтарымен. Бұлар көлемі аз орынға көп қуатты орналастыру үшін өте жақсы болды, бірақ 4,2 вольттан жоғары зарядталған кезде олардың тұрақтылығы қатты төмендеді. Жылдам зарядтау аккумуляторлық элементтер ішінде жылулық шығу және дендриттердің пайда болуы сияқты қауіпті мәселелерге әкелуі мүмкін. Содан бері көп нәрсе өзгерді. Қазіргі iPhone модельдерінде литий-никель-марганец-кобальт (NMC) катодтарының қоспалары қолданылады. Бұл жаңа құрам кобальттың пайдаланылуын шамамен 60 пайызға азайтады және теңдеудегі никельдің рөлін арттырады. IEC 62133-2 стандарттары бойынша жүргізілген сынақтарға сәйкес, бұл өзгеріс аккумуляторлардың 500 зарядтау циклынан кейін өз сыйымдылықтарын шамамен 20 пайызға жақсы сақтауын қамтамасыз етеді. Марганец аккумулятор құрылымын тұрақты ұстайды және температура көтерілген кезде артық оттегінің бөлінуін болдырмауға көмектеседі. Никель қауіпсіздіктің сақталуын қамтамасыз ете отырып, жоғары кернеу деңгейлерін қамтамасыз етеді. Барлық бұл жақсартулар бірігіп, осы өте жұқа телефон корпусында жақсы жылу басқаруын қамтамасыз етеді. Бұл Apple компаниясы құрылғыларының ішкі кеңістігін үнемі кішірейтіп отырғанымен, олардан әрдайым осындай өнімділікті күтіп отырғанына байланысты өте маңызды.

Аса жұқа форматты факторға қарсы жылу басқаруы: Неге iPhone-дар суытуға қарағанда өлшемді басымдыққа ие?

Дизайнға келгенде Apple компаниясы жоғары деңгейдегі жылу басқаруына назар аударғаннан гөрі, алдымен қалыңдықты азайтуға ұмтылады. iPhone-дарға назар аударыңыз — оларда жылу аралық материалдары үшін шамамен 1,5 мм ғана бөлінген, бұл көптеген флагман Android телефондарында ұсынылатын көлемнен шамамен екі үштен біріне тең. Осы шектеулерге байланысты 4K бейнелерді экспорттау немесе кеңейтілген шынайылық қолданбаларын іске қосу сияқты ауыр тапсырмаларды орындаған кезде құрылғы ішіндегі температура 8–12 °C-қа дейін көтерілуі мүмкін. Телефонда жылу тарату үшін графитті жылу таратқыштар мен алюминий корпус қолданылады, бірақ жұмыс көлемі ұзақ уақыт бойы сақталса, бұл шаралар жеткіліксіз болады. Бұл әрі құрылғының аккумуляторы тез өсіп кетуіне де әкеледі. Физиканың негізгі заңдарына сүйене отырып, егер Apple мысалы, мыс жылу түтікшелері немесе булдырлық камералар сияқты жақсартылған суыту шешімдерін қолданғысы келсе, олардың телефондары қазіргіден шамамен 40% қалың болуы керек, бірақ бұл компанияның белгілі «жіңішке» дизайн стандарттарына айқын қайшы келеді. Қызығы, Statista зерттеуінің 2023 жылғы соңғы тұтынушылық деректеріне сүйене отырып, адамдардың шамамен 78%-ы жылу өткізгіштігі жоғары құрылғыларға қарағанда жіңішке құрылғыларды ұсынады, мұның өзі аккумуляторлардың уақыт өте келе тез өсіп кететінін біле отырып.

Практикада аккумулятордың өзгеруі: СоН, пайдаланылатын сыйымдылық және Apple-дің есеп беру шектерін түсіну

Химиялық старение факторлары: SEI өсуі, литийдің қабатталуы және олардың iPhone аккумуляторының қызмет ету мерзіміне әсері

IPhone аккумуляторларының ішінде уақыт өте келе қайтарылмайтын екі негізгі үдеріс жүреді: қатты электролиттік аралық фаза (SEI) қабатының өсуі мен металдық литийдің шөгуі. Біз өз телефондарымызды алғаш пайдаланған кезде SEI қабаты бастапқы зарядтау циклдары кезінде табиғи түрде пайда бола бастайды. Алайда батареяны зарядтау мен разрядтауды жалғастырған сайын бұл қабат қалыңая береді, ол белсенді литий иондарын тұтырады және батареяның ішкі кедергінің өсуіне қарсы қосымша жұмыс істеуіне себеп болады. Екінші мәселе — 10 градус Цельсийден төменгі суық ауа райы, қалыпты деңгейден жоғары жылдам зарядтау немесе батарея толығымен зарядталған кезде зарядтау кезінде туындайды. Бұл анод бетіне реакциялық металдық литийдің шөгуіне алып келеді; бұл шөгу келешектегі циклдар үшін қолжетімді литийдің көлемін азайтады және батареяның ішінде кішкентай қысқа тұйықталуларды тудырады. Көптеген қолданушылар қалыпты жағдайларда батарея сыйымдылығының жыл сайын 3–5 пайызға төмендейтінін байқайды. Алайда, кейбір салалық стандарттарға сәйкес, батарея 35 градус Цельсийден жоғары температурада тұрақты түрде ұзақ уақыт қойылса, бұл төмендеу көрсеткіші екі есе артуы мүмкін. Бұл мәселелердің ең қинарлы жағы — басқа құрылғы бөліктеріндегі физикалық тозуға қарамастан, бұл химиялық өзгерістер уақыт өте келе жиналып отырады және тіпті аз пайдаланылатын телефондар үшін де олардың қайтарылуы мүмкін емес. Екі жыл бойы қоймаға қойылған iPhone-дардың көпшілігі әлі де батарея денсаулығының айқын төмендеу белгілерін көрсетеді.

Неге «Аккумулятордың жағдайы» % пайызы — бұл пайдаланылатын сыйымдылықтың тікелей өлшемі емес және ол шынымен неyi көрсетеді

Apple компаниясы көрсететін «Аккумулятордың денсаулығы» пайызы шынында да аккумулятор сыйымдылығын тікелей өлшемдейді емес. Оның орнына бұл көрсеткіш аккумулятордың кернеу өзгерістеріне қалай жауап беретініне, уақыт өте келе ішкі кедергінің қалыптасуына және жылулық тарихына негізделген, сонымен қатар UL 2580 қауіпсіздік стандарттарын орындайды. Біз 100% көрсеткішін көрген кезде, бұл кернеу тұрақтылығы жағынан барлығы қалыпты параметрлер шеңберінде жұмыс істеп тұрғанын білдіреді. Ал шамамен 85% деңгейінде аккумулятордың энергияны босатуында айтарлықтай айырымдар байқалады, бірақ бұл әлі де сыйымдылықтың дәл 15%-ы жоғалғанын білдірмейді. Apple үшін ең маңыздысы — құрылғылардың сенімділігін сақтау, ал сандық көрсеткіштердің өте дәл болуы емес. Сондықтан олар аккумулятордың денсаулығы 80%-ға түскен кезде қызмет көрсетуді ұсынады. Бұл тек қана сыйымдылықтың 20%-ы жойылғандықтан емес, сонымен қатар зарядтау кезіндегі кернеу төмендеуі сияқты факторлар қауіпсіз жұмыс істеу үшін проблемалық бола бастағандықтан. Сондықтан екі iPhone бірдей денсаулық пайызын көрсетсе де, олардың нақты аккумулятор өмірі қолданушылардың оларды қалай пайдаланатынына, күндік температура режиміне және кейде құрылғылар арасындағы бағдарламалық жабдықтағы әлсіз калибрлеу айырымдарына байланысты қатты әртүрлі болуы мүмкін.

Температура мен зарядтау әдеттері: iPhone-ның литий-ионды аккумуляторының қызмет ету мерзімін ұзарту үшін пайдаланушылар бақылай алатын негізгі факторлар

Ыстықтың әсері: Тұрақты түрде 35°C-тан жоғары температурада жұмыс істеу шынығу жылдамдығын шынайы жағдайларда екі есе арттырады

IPhone-дарды тұрақты түрде 35 градус Цельсийден жоғары температурада пайдалану олардың аккумуляторлары үшін шынымен жаман жаңалық. АҚШ Энергетикалық Департаментінің зерттеулері көрсеткендей, телефондар қызған кезде электролиттегі SEI қабаты тез өседі және литий электродтарда пластиналанып бастайды, бұл құрылғылардың қуатын жоғалтуды бастамас бұрын оларды қанша рет зарядтауға болатынын азайтады. Проблема iPhone-дарда ішкі салқындату жүйелері болмауы себебінен одан да нашарлайды. Бұл GPS арқылы бағдарламалау, мобильді ойындар ойнау немесе жылы орында қалып-қойған кезде сымсыз зарядтау сияқты іс-әрекеттер кезінде оларды ерекше сезімтал етеді. Күннің көзінде тұрған машина ішінде iPhone-ды қалдыру немесе оны күнге қараған лобовое стеклоға қою ғана ішкі температураны 50 градус Цельсийден жоғары көтеріп, аккумулятор компоненттеріне қайтарылмайтын зиян келтіреді. Телефондарының ұзақ уақыт қызмет етуін қалайтындар үшін есте сақтауға құнды бірнеше қарапайым қадам бар. Мүмкіндігінше тікелей күн сәулесінде зарядтаудан немесе көп қуат талап ететін қосымшаларды іске қосудан қашықтаныңыз. Қалада жүрген кезде фондағы қосымшалардың жаңартылуын сөндіріңіз. Сондай-ақ, ұзақ уақыт зарядтаған кезде қорғаныс қапшықтарын алып тастауды ұмытпаңыз, өйткені олар құрылғы ішіндегі жылуды жинауға әсер етеді.

20%-80% ережесі қайта қарастырылды: разряд тереңдігі бойынша дәлелдер мен практикалық зарядтау нұсқаулары

Бөлшектеп зарядтау литий-ионды аккумулятордың қызмет көрсету мерзімін әлдеқайда ұзартады. « Journal of The Electrochemical Society » журналында жарияланған зерттеулер көрсеткендей, разряд тереңдігін 0-100% орнына 20-80% шегінде шектеу катод торындағы кернеуді азайтып және литийдің пластиналануын басып, жалпы жетуге болатын циклдар санын үш есе арттырады. Күнделікті iPhone пайдалану үшін:

• 100%-ға жеткенге дейін ажыратыңыз — әсіресе түнде, өйткені толық зарядта ұстау анодтың потенциалын көтереді және жанама реакцияларды жылдамдатады
• Катод құрылымына күш түсіретін терең разрядтан аулақ болу үшін шамамен 20% деңгейінде алдын ала қайтадан зарядтаңыз
• Іске асыру Батареяның оптимизацияланған зарядтауы , бұл сіздің күнделікті режиміңізді үйренеді және 100%-ға дейінгі соңғы зарядтауды қажет болған кезде ғана кейінге қалдырады — бұл жоғары кернеу күйінде өткізілетін уақытты азайтады және іс-әрекеттеріңізді өзгерту қажет етпейді