İçindekiler:
Bir telefon bataryasının bir yıl kadar sonra ne kadar şarj alabildiğine dikkat çeken bir fark gördüğünüze eminim. Bir telefonu yeterince uzun tutarsanız, pili bir gün boyunca hayatta kalmak için bile yeterli bir şarj olmayabilir. Hiç nedenini merak ettiniz mi?
Piller: Nasıl çalışırlar?
Elektrik büyülü değil. Aslında, çoğumuz için oldukça sıkıcı bir konu ve sadece kullanmamız gerektiğinde orada olmasını istiyoruz. Ancak, telefonunuzun neden ilk aldığınızda neden olduğundan daha fazla şarj edilmeye ihtiyacı olduğunu anlamak için, bir pilin nasıl çalıştığı hakkında biraz bilgi sahibi olmanız gerekir. Endişelenme, buradaki temel bilgilere uyacağız.
Elektrik, herhangi bir enerji gibi, yaratabileceğiniz bir şey değildir. Elektriği "yapmak" olarak düşündüğümüz her şey gerçekten yalnızca bir enerji türünü diğerine dönüştürüyor ve bir pil zaman içinde ölçülebilecek bir elektrik yükü oluşturmak için kimyasal bir reaksiyon (enerji) kullanıyor. Bu yükü oluşturmak için farklı malzemeler kullanılabilir ve bunlar farklı sonuçlar üretecektir. Telefonlarımızda, lityum bazlı piller kullanıyoruz, çünkü makul bir maliyet için iyi bir çıkış seviyesi sağlıyorlar.
Bir telefon bataryasının tahmini ömrü sadece budur - bir tahmin.
Bir telefon bataryasında, bahsettiğimiz şey için önemli olan üç bileşen bulacaksınız: negatif bir elektrot (anot denir ve tipik olarak grafitten yapılır), pozitif bir elektrot (katot olarak adlandırılır ve bir lityum karışımından yapılır) ve diğer metaller) ve bir elektrolit çözeltisi. Bu üç şey arasındaki kimya temelde basittir ve bu nedenle enerji depolamak için kullanılabilir. Elektrotlara (şarj cihazınızdan) bir şarj uyguladığınızda, lityum iyonları pozitif olarak yüklenir ve negatif elektrota çekilir. Aküden bir şarj çıkardığınızda, bu lityum iyonları pozitif yüklerini kaybederler ve artık negatif elektrottan etkilenmezler. Depolanan enerjiyi şarj edilmiş bir bataryadan uzağa çektikten sonra, artık şarj edilmeyen lityum iyonlarının sayısı, yalnızca herhangi bir çıkış üretecek kadar kalmamış ve batarya bitinceye kadar artar. Şarj cihazına takmak bu çevrimi sıfırlar.
"Döngü" burada önemli bir kelimedir. Piller bir şarjı depolayacak şekilde tasarlandıklarından, kullanım ömrünü bir zaman birimi olarak ölçmek zordur. İki yıl süren bir batarya, başka biri için yalnızca altı ay sürebilir, çünkü farklı bir şekilde kullanılıyor. Ne kadar dayanacaklarını tahmin edebileceğimizden batarya ömrü şarj döngüleri ile ölçülür. Bir telefon bataryası tipik olarak yaklaşık 500 ila 600 devir dayanacak şekilde tasarlanır ve bir çevrim tamamen tamamen boş bir bataryayı% 100'e şarj etmek ve ardından tekrar sıfıra boşaltmak olarak tanımlanır. Üzerinde% 50 oranında şarj olmuş bir pili şarj etmek, ardından% 50'ye kadar geri boşaltmak kısmi bir döngüdür, bu nedenle insanların pilinizi bitmeden önce şarj etmelerini söyleyeceksiniz ve ayrıca insanların tam tersini söylediklerini duyacaksınız. sistemi oynamanın ve bu 500. devreden ayrılmanın yolları olarak. Elbette, bu şekilde çalışmaz çünkü pil aslında şarj etme sayısını saymaz. Beş yüz sadece bir tahmindir.
Ancak, pil şarj edildiğinde ne olacağı ve gelecekteki şarj çevrimlerini nasıl etkilediği, depolanabilecek enerji miktarı ve depolanan şarjın potansiyeli (volt sayısını düşünün) nedeniyle uzun ömür, döngülerde ölçülebilir.
Yükseltgenme ve verim birbirinden nefret eder
Elektrikli araçlar gerçek bir şey olduğundan ve kullandıkları piller çok pahalı olduğu için, lityum iyon pillerin kullanım ömrü boyunca neden düştüğü konusunda birçok araştırma yapılmıştır. Neyse ki, bu aynı zamanda telefonlarımızın içindeki daha ucuz (ama yine de pahalı!) Bataryalar için de geçerlidir ve bataryaların şarj edilmesi sırasında meydana gelen kimyasal değişiklikler nedeniyledir.
Bir akünün şarj edilmesinin, daha sonra manyetik olarak (elektrik manyetizmadır) negatif elektrotun çektiği lityum iyonlarını pozitif olarak şarj ettiğini biliyoruz. Giderek daha fazla yüklü iyon çekildiğinde, negatif elektrot ve pozitif elektrot arasındaki potansiyel farkı artar. Gerilimi bu şekilde ölçersiniz - iki elektrot arasındaki potansiyel enerji farkı. Belirli bir okumaya ulaştığında, pil tamamen şarj edilmiş olarak kabul edilir. Bir aküyü boşaltırken bunun tersi geçerlidir ve negatif elektrotta daha fazla pozitif yüklü iyon bulunmadığı için potansiyel farkı sıfıra ulaşana kadar azalır. Ancak bu, negatif elektrotun temiz olduğu ve tam olarak başlamadan öncekiyle aynı olduğu anlamına gelmez.
Elektrotlar oksitlenir. Aynı şekilde su ve hava demirin paslanmasına (oksidasyon kelimesinin geldiği yer) neden olabilir, lityum, grafit ve elektrolit tuzları bir elektrotun oksitlenmesine neden olur. Her pozitif yüklü iyon bir bataryadaki anottan uzağa sıyrıldığında, mikroskobik bir parçacık tabakası geride bırakılır ve kimyasal olarak grafit anotuna bağlanır. Bu parçacıklar, hiçbiri grafit ile aynı kimyasal ya da elektriksel özelliklere sahip olmayan lityum oksit (oksijene bağlanmış lityum) atomlardan ve lityum karbonattan (karbon ile bağlanmış lityum) atomlardan yapılır. Bu katman, şarj / deşarj döngüsüne müdahale eder ve hem potansiyel (voltaj) arasındaki fark hem de çekilebilecek yüklü iyonların sayısı değişir. Sonunda, değişikliklerin farkına varmak için yeterli. Pili kullanmaya devam ederseniz ve normalde yaptığınız gibi şarj ederseniz, telefonunuzu çalıştırmak için yeterli elektrik enerjisinin olmadığı noktaya ulaşırsınız.
Bir akünün şarj edilmesi temel olarak elektrotların bileşimini değiştirir ve gelecekte şarj edilme şeklini etkiler.
Elektrolit çözeltisinde kullanılan farklı tuz türlerinin yanı sıra farklı lityum bileşimleri de bu birikintilerin ne kadarının elektrot üzerinde geride kaldığını etkiler. Ancak daha temiz bir döngü için kullanılan malzemelerin mutlaka en iyi olması gerekmez, çünkü depolanan gücü sağlayamazlar. Telefonlarımızda yüksek kapasiteli, düşük güçlü piller istiyoruz çünkü yüksek güçlü pillerden daha güvenli (ve daha az maliyetli) ve elimizden geldiğince telefonumuza güç sağlamalarını istiyoruz. Bir elektrikli araç, yüksek kapasiteli, yüksek güçlü piller kullanabilir çünkü bunlar sağlam bir çerçeveyle korunur ve hasar görmesi muhtemel değildir. Gerekir çünkü bir arabanın ücretler arasında uzun mesafelere gidebilmesi gerekir. Ancak Tesla Model S için yedek pilin maliyeti de 12.000 dolar. Bu maliyetin bir kısmı, bir telefonda kullanılan, neredeyse bozulmadan önce bir çok döngü süren bazik lityum-kobalt pillerin aksine, lityum-nikel-kobalt-alüminyum-oksit pil üretmek için kullanılan pahalı malzemelerden geliyor.
Gerilim sorunları
Bir lityum-iyon pilin ne kadar süre dayanacağını etkileyebilecek en büyük faktörlerden biri gerilimidir. Telefonlar ve araçlar, şarj edilebilir lityum pillerle çalışmak üzere tasarlanan tek şey değiller ve 2015'te ABD Enerji Bakanlığı, problemlere neden olanları ve uyduları lityum bazlı pil kullandıkları için onları nasıl azaltacağını görmek için çok para ve zaman harcadı ve solar şarj cihazları. Araştırmalar, bataryanın bileşiminden sonra, batarya ömrünü etkileyebilecek bir sonraki en büyük suçlunun, şarj voltajı ve tutulan şarj voltajı olduğunu buldu.
Lityum pilin çalışmasını sağlayan kimya, doğal olarak anotu bozar ve yukarıda bahsettiğimiz şey budur. Ancak, 3, 9 volttan daha yüksek bir pili şarj ederseniz veya potansiyel olarak 3, 9 volttan daha yüksek bir potansiyel farkı olan bir şarjı saklarsanız, aynı tür bozulma katoda da olur (pozitif elektrot). Bu, esasen bir bataryanın ömrünü yarıya indirir. Şarj voltajı ve tutulan voltaj aslında aynı şeydir, çünkü bir pilin tüm bileşenlerini heyecanlandırırsınız, ancak şarj etme de ısı verir ve şarj voltajı ne kadar yüksek olursa o kadar sıcak olur. Bir akü 3.9 volttan daha yüksek olduğunda uyarıldığında uygulanan ısı katodun bozulmasını daha da kötüleştirir.
Bizi kuşatmaya çalışan gizli akü üreticileri bulunmuyor; hepsi kimya.
Başka bir deyişle, modern bir telefona güç vermek ve pilini hızlı bir şekilde şarj etmek için gereken voltaj, işleri düzeltmenin neredeyse imkansız olduğu anlamına gelir. Akülü matkap kullanan herkes bu eylemi gördü. Bir araçta kullanılan 12 veya 14 voltluk piller, telefonlarımızdakiler kadar neredeyse hiç bitmez. Daha yüksek bir voltajda depolar ve çalışırlar, daha yüksek bir voltajda ve çok daha sıcak bir şekilde şarj ederler ve sadece birkaç şarj döngüsünden sonra gözle görülür şekilde etkilenebilirler. Telefonla aynı temel lityum bazlı bataryaları kullanıyorlar çünkü bir Tesla S bataryasında gördüğümüz türdeki malzemelerin kullanılması onları daha pahalı hale getirecek ve çok uzun bir ömre sahip değiller. Şükürler olsun, içlerinde bulunan malzemelerin çoğunu geri dönüştürebiliriz ve atılan Makita ve Porter-Cable pillerinin denizinde boğulmuyoruz. Lityum altından daha pahalı.
İyi haber şu ki, lityum pil yapan tüm şirketler işleri daha iyi hale getirmek için çalışıyor. Kim önemli ölçüde daha uzun ömürlü ilk batarya ile gelip ondan çok para kazanacaktır. Yapabileceğimiz tek şey, şarj edilmeleri gerektiğinde telefonlarımızı şarj etmek ve yeni ürünleri daha sık satın almamızı sağlamak için pil üreticileri arasında bir komplo olmadığını biliyoruz.
Bu Android telefonlar en iyi batarya ömrüne sahiptir
