Какие аккумуляторы используются в современных смартфонах?

Основные виды аккумуляторов

В сотовых телефонах, на протяжении их развития и совершенствования, применялись следующие элементы питания:

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

Первые два типа сейчас уже не являются актуальными, почти не встречаются. Ионные Li-Ion и полимерные Li-Pol исполнения захватили рынок, являются наиболее распространенными. Для пользователя, впрочем, этот факт имеет исключительно позитивную окраску, именно эти АКБ максимально технологичны, надежны и долговечны.

Никель-кадмиевые (NiCD)

Никель-кадмиевые типы аккумуляторов появились задолго до наступления эры мобильных телефонов. Более того, разработка датирована даже не XX, а XIX столетием. Конечно, инженерам удалось значительно усовершенствовать первые образцы, они стали гораздо эффективнее и безопаснее, но исправить все недостатки не получилось.

Недостатки таких аккумуляторов следующие:

• Применение при производстве токсичных металлов, представляющих опасность для здоровья и для окружающей среды (необходимая особая утилизация аккумулятора, так что некоторые страны уже на законодательном уровне отказались от них).
• Небольшая емкость, которой современному гаджету с обилием требовательной электроники, ярким экраном, производительным процессором, просто не хватит.
• Большие габариты и масса, в сравнении с типами, изготовленными по другим технологиям.
• “Эффект памяти”, из-за которого требуется периодическое обслуживание по специальной схеме. Данный эффект выражается в формировании крупных кристаллических образований в электролите аккумулятора, из-за чего снижается емкость, площадь активной плоскости. Обслуживание заключается в зарядке до вольта на элемент, напряжение восстанавливает емкость, уменьшает выраженность сформировавшихся образований.

Впрочем, у аккумуляторов есть и достоинства, из-за которых они продолжают использоваться в некоторой портативной технике, например, радиостанциях:

• Быстрая и несложная технология заряда. Применяется ток, численно идентичный емкости батареи. Получается, что восстановить емкость аккумулятора можно всего за час. Допустимо двукратное, даже трехкратное превышение емкости для уменьшения времени, однако, чрезмерная частота методики недопустима, она негативно сказывается на состоянии АКБ.
• Длительный эксплуатационный срок аккумулятора при соблюдении условий периодического обслуживания.
• Минимальная восприимчивость к нарушению эксплуатационных инструкций, возможность восстановить емкость.
• Невысокая цена.

Никель-металлогидридные (NiMH)

Развитие NiCD-технологии. Главное преимущество – отказ от токсичного кадмия, они гораздо безопаснее для окружающей среды. Другие плюсы данных аккумуляторов:

• Повышенная плотность электроэнергии, примерно на 50 процентов выше, чем у предшественников. Это позволило снизить массу и габариты.
• Минимальная выраженность “эффекта памяти”. По сути, он настолько незначителен, что пользователь даже не заметит его.

К сожалению, появились и достаточно серьезные отрицательные качества. Например, при зарядке аккумулятора выделяются большие объемы тепловой энергии, а фиксация максимальной степени заряда требует использования специальной электроники, что увеличивает себестоимость производства и цену элементов питания.

Литий-ионные (Li-Ion)

Литий-ионные аккумуляторы, что интересно, были разработаны еще в далеком 1912 году, но применялись крайне редко. Интерес к устройствам появился у японской корпорации Sony только в 1991, тогда она начала устанавливать их в фотокамеры, плееры и другие компактные устройства. АКБ оказались не слишком дорогими в изготовлении, характеризовались повышенной плотностью электрической энергии и полным отсутствием “эффекта памяти”, регулярные зарядки с половинной емкостью не представляли никакой опасности.

С точки зрения конструкции аккумулятор довольно прост. Он сформирован парой положительных и отрицательных электродов, между которыми находится электролит в жидкой форме, этиленкарбонат, диэтилкарбонат. Химический состав ограничивает конфигурацию АКБ, они могут быть исключительно прямоугольными. Да, в некоторых телефонах используются элементы питания в форме буквы “Г”, но они, по сути, представляют собой просто две соединенные прямоугольные батарейки.

Постепенно аккумулятор теряет емкость, чем больше циклов заряда-разряда пройдено, тем меньше данный показатель. Негативный момент – нестабильность электролита при экстремально низких, высоких температурах, механических повреждениях корпуса. В некоторых ситуациях подобные воздействия чреваты возгоранием, но такие случаи единичны, всерьез опасаться этого не стоит. Данный тип аккумуляторов оснащается специальной защитной электроникой, регулирующей температуру, обеспечивающей эксплуатационную безопасность.

Если подытожить плюсы и минусы, то достоинства следующие:

• Максимальная плотность электроэнергии, компактность и легкость.
• Минимальный саморазряд аккумулятора, не более 3 процентов в месяц (за исключением первых 4 недель использования, когда показатель доходит до 5 процентов).
• Отсутствие необходимости специального обслуживания и “эффекта памяти”.

Минусы таковы:

• АКБ дороже, в сравнении с NiCD и NiMH.
• Хранение аккумулятора допустимо, но исключительно в заряженном состоянии.
• Химическое старение, электролит теряет свойства даже при неиспользовании. В среднем, срок службы составляет 2 года.

Литий-полимерные (Li-Pol)

Литий-полимерные аккумуляторы появились сравнительно недавно, в 70-е годы минувшего столетия, но для комплектации смартфонов стали применяться буквально пару лет назад. По конструкции они очень похожи на предыдущие АКБ, укомплектованы электродами с противоположным зарядом, однако, электролит представлен не жидкой, а твердой формой, пористой или в консистенции геля. Эта особенность обеспечивает стойкость к утечке, уменьшает вероятность теплового истощения. Для аккумулятора также характерна повышенная прочность, он достаточно стоек к деформациям, даже небольшой изгиб не спровоцирует разгерметизацию или внутреннее повреждение. Это крайне полезное свойство, если говорить об особых защищенных смартфонах, соответствующих индексу IP54 или даже более высокому, другой элемент питания просто не удовлетворяет требованиям указанного стандарта.

Твердая консистенция электролита также “развязала руки” дизайнерам, которые получили возможность реализовать в смартфонах свои наиболее смелые идеи и наработки. Корпус аккумулятора не обязательно должен быть прямоугольным, отсутствуют четкие требования к конфигурации, так что нет никаких ограничений относительно конструкции мобильного телефона.

Как и у предыдущего типа, в данном случае можно говорить о негативном моменте – постепенном уменьшении емкости. Пройдет 3-4 года и показатель уменьшится настолько, что придется задуматься о замене. К сожалению, это довольно сложная операция, требующая привлечения специалистов сервисного центра. Многие современные смартфоны комплектуются несъемными аккумуляторами, снять заднюю крышку невозможно без специальных знаний и инструмента.

Какие аккумуляторы ставят в современные смартфоны?

Сейчас смартфоны оснащаются, в основном, Li-Pol и Li-Ion элементами питания, это актуально даже для бюджетных моделей. В обоих случаях есть как положительные, так и отрицательные моменты. Первый вариант более выгоден по соотношению стоимости и емкости, однако, характеризуется постепенным саморазрядом, выбирать телефон с таким АКБ не стоит, если он эксплуатируется не постоянно, а периодически, является запасным средством связи.

Смартфоны с Li-Pol более безопасны, что приобрело особую актуальность с распространением быстрых зарядных устройств. Саморазряд минимален, для периодической эксплуатации очень ценное свойство. Главные минусы – более высокая стоимость и меньшая емкость при габаритах, идентичных Li-Ion аккумуляторам.

В целом, смартфоны в данное время комплектуют Li-Pol элементами. Они более технологичны, универсальны, потому получают распространение даже в среднем и верхнем бюджетном сегменте рынка мобильных устройств.

Fast Charging: в чем особенности данной технологии?

Стандартный тип зарядки применяется все реже, ему на смену приходят технологии быстрой зарядки. Это неудивительно, ведь емкость элемента питания растет год от года, без нее просто невозможно было бы поддерживать автономность телефонов, у которых постоянно растет диагональ дисплеев, мощность ЦПУ и графического ядра, на комфортном уровне. Классический тип ЗУ слишком слаб для того, чтобы быстро восстановить емкость, так что производители предлагают новые решения.

Суть метода в том, что ЗУ отличается большей мощностью, силой тока и напряжением. В смартфоне же установлена специальная электроника, отслеживающая состояние аккумулятора, посылающая соответствующие сигналы на блок питания, чтобы он корректировал характеристики заряда.

Технология представлена множеством решений от разных производителей, какое лучше – сказать довольно сложно. Первооткрывательницей стала компания Qualcomm с методикой “Quick Charge”, которая сейчас представлена уже четвертой версией. Динамическая регулировка напряжения находится в пределах 3.2-20 Вольт, электроника точно определяет, сколько нужно дать аккумулятору для быстрого восполнения емкости без вреда для электролита. Похожие разработки есть у MediaTek, Huawei, Meizu и множества других марок. Почему тяжело обозначить, которая методика предпочтительнее? Ответ – схожесть принципа и, в целом, идентичные результаты, ощутимые пользователем, а в технических тонкостях разбираться не обязательно. Однозначно можно сказать только то, что любая технология Fast Charge повышает комфорт пользования смартфоном, экономит массу времени.