Ранее я уже размещал публикацию, как я создаю глобальную базу знаний по аккумуляторам. В рамках проекта провёл новое исследование.
Задача
Выяснить, как влияет “быстрая” зарядка на скорость деградации Li-ion аккумуляторов в устройствах с высоким током потребления.
В рамках исследования провел ряд экспериментов. Эксперимент заключается в зарядке аккумулятора током в 4-5 раз выше номинального. Номинальный ток заряда для исследуемых аккумуляторов от 2 до 5А, я буду использовать ток 20А.
В результате эксперимента будет видно, как “быстрая” зарядка увеличивает скорость деградации аккумуляторов.
В качестве испытуемых выбраны Li-ion аккумуляторы Sanyo NSX и LG 18650HG2 в формфакторе 18650.Выбор формфактора обусловлен тем, что именно данный они чаще всего применяется в устройствах с высоким током потребления. А именно: аккумуляторный электроинструмент, электронные сигареты, мощные фонари и некоторые виды электротранспорта.
Процесс
Производится замер емкости исследуемого аккумулятора.
Аккумулятор устанавливается в испытательный стенд. Стенд полностью автономен и подключен к компьютеру. Стенд представляет собой нагрузку и зарядное устройство. Которые заряжают и разряжают аккумулятор.
Аккумулятор подвергается 100 циклам заряда-разряда током 20А. Цикл заряда-заряда перезапускается автоматически программой на компьютере.
После 100 циклов заряда-разряда производится повторное измерение емкости аккумулятора.
Таким образом, мы получаем емкость нового аккумулятора и емкость аккумулятора после 100 циклов заряда-разряда. И вычисляем потерю емкости в процентах.
Режим тестирования:
- ток заряда 20А
- ток разряда 20А
- метод заряда постоянным током
- напряжение заряда 4,2В
- напряжение разряда 2,5В
- 100 циклов
Выбор тока заряда.
Ток заряда 20А является предельным для большинства Li-ion аккумуляторов в формфакторе 18650. Поэтому выбрана именно эта величина. Кроме этого, похожие значения тока используют “быстрые” зарядки для аккумуляторного инструмента.
Почему именно 100 циклов.
Кривая потери емкости в течение срока службы аккумулятора близка к линейной. Имея данные для первых 100 циклов, можно экстраполировать процесс с приемлемой точностью на весь срок службы аккумулятора.
Ускорение деградации заметно в первые 15-20 циклов и на этапе, когда ресурс аккумулятора подходит к концу. Следовательно, если за первые 100 циклов аккумулятор потерял 8% емкости, то за следующие 100 циклов потеряет меньше 8%.То есть “хуже” чем измерено в первые 100 циклов уже не будет.
Отступление
На различных форумах и Youtube каналах неоднократно попадаются утверждения о том, что заряд аккумуляторов максимальными токами сокращает ресурс в разы. Также часто вижу советы отказаться от быстрых зарядок, особенно это касается аккумуляторного электроинструмента. Утверждается, что лучше заряжать “медленной” зарядкой, чем “быстрой”. Якобы это в разы продлит срок службы. А “быстрая” зарядка быстро убьет аккумулятор.
Получили данные со стенда, что дальше
Теперь нужно сравнить, как деградировали аккумуляторы, которые заряжались "стандартным" током с деградацией аккумуляторов после применения "быстрой зарядки".
Производить измерения "стандартными" токами самостоятельно не вижу смысла, так как результаты измерений и графики для токов 4-5А уже есть в документации производителя.
Поэтому берем график потери емкости из документации и сравниваем с графиком, который был получен со стенда.
Сравниваем "быструю" и "стандартную" зарядку Sanyo NSX
Данные производителя “стандартной” зарядки током 5А
Емкость начальная - 2537мАч.
Емкость после 100 циклов заряда-разряда - 2243мАч.
Потеря емкости - 11,4%.
Данные со стенда для “быстрой” зарядки током 20А
Емкость начальная 2461мАч.
Емкость после 100 циклов заряда-разряда 2251мАч.
Потеря емкости 8,5%.
Анализируем результаты
Из данных производителя следует, что если заряжать аккумулятор током 5А, то после 100 циклов заряда-разряда емкость аккумулятора уменьшится на 11,4,%.
Аккумулятор, тестируемый на стенде, потерял всего 8,5%, что даже меньше чем в тестах производителя. То есть "быстрая" зарядка не привела к уменьшению ресурса аккумулятора относительно стандартных режимов работы.
Сравниваем "быструю" и "стандартную" зарядку LG 18650HG2
Данные производителя для “стандартной” зарядки током 4А
Емкость аккумулятора 3027мАч.
Емкость после 100 циклов заряда-разряда 2559мАч.
Потеря емкости 15,4%
Результаты измерений для “быстрой” зарядки током 20А
Емкость аккумулятора 2848мАч.
Емкость после 100 циклов заряда-разряда 2564мАч.
Потеря емкости 10%
Больше графиков и измерения для LG 18650HG2 можно посмотреть в базе знаний.
Анализируем результаты
Для “стандартной” зарядки током 4А производитель декларирует потерю емкости на 15,4% после 100 циклов заряда-разряда.
В случае с “быстрой” зарядкой током 20А потеря емкости составила 10%, что меньше заявленной производителем.
Как и в предыдущем опыте, использование “быстрой” зарядки не привело к увеличению скорости деградации аккумулятора.
Сводная таблица
В таблице сопоставлены результаты измерений со стенда, с данными из документации производителей.
Выводы
Использование “быстрой” зарядки не вызывает кратного сокращения ресурса аккумулятора. Если режимы работы не выходят за рамки допустимых, то скорость деградации аккумулятора не превышает паспортные.
Даже в жестком режиме эксплуатации аккумуляторы “отдают”, обещанные, 300 циклов заряда-разряда.
Аккумуляторы “умирают”, быстро деградируют и горят по причинам, которые не связаны с “быстрой” зарядкой. В чем причина быстрой "смерти" и возгорания аккумуляторов напишу в следующей статье. Уже выполнена часть экспериментов.
Комментарии (66)
RusikR2D2
14.03.2024 14:56+8Есть вот такое вот наблюдение:
зарядка быстрой (80Вт) зарядкой смартфона (меньше в реальности телефон принимает, т.к. староват уже) (телефон Poco F2pro, зарядка Xiaomi) от 5% до 50 %
зарядка не очень быстрой (20Вт, из комплекта смартфона) от 5% до 50 % между зарядками телефон заряжался несколько раз комплектной зарядкой Так вот, в первом случае смартфон после зарядки до 50% разряжается значительно быстрее (раза в два), чем во втором. Это не единичный случай - наблюдается постоянно (пользуюсь быстрой зарядкой примерно раз в неделю). С чем такое может быть связано? смартфон неправильно определяет заряд после быстрой зарядки? или аккумулятор все же "портится" ?
Sap_ru
14.03.2024 14:56+2Быстрая зарядка это достаточно сложный процесс в случае токов более 1C (то есть если полная зарядка завершается быстрее чем за один час). Тут может и особенность аккумулятора быть (напряжение растёт непропорционально ёмкости) и китайцы могли что-то неправильно сделать. Самое простое - зарядить быстрой зарядкой до какого-то уровня, отключить зарядку, запомнить процент заряда, а затем выключить телефон на сутки, например. Если после включения процент заряда окажется на 10% меньше запомненного, то с процессом заряда или с аккумулятором определённо что-то не так. В норме разница не должна 2..3% превышать.
savagebk
14.03.2024 14:56+11Мне кажется, тут хитрость производителя. Мой OnePlus спустя 2 года использования все так же заряжается мощностью 67 Вт от 20% до 100% за полчаса. Но, если раньше он заряжался до 100% и почти сразу сигнализировал об окончании зарядки, то сейчас он заряжается до 100%, а потом зарядка продолжается ещё минут 20.
Мне так кажется, что когда идёт быстрая зарядка, то некоторые смартфоны намеренно завышают показываемый процент заряда, чтобы усилить впечатление быстрой зарядки.
Вот у жены Pixel 7, он заряжается мощностью «всего» 30 Вт. А фактическое время зарядки на нем и на Oneplus отличается не очень сильно.
Sap_ru
14.03.2024 14:56Так и должно быть. Батарея деградировала и изначальные профили уже не подходят для быстрой зарядки. Поэтому батарея быстро заряжается до гарантированного оставшейся ёмкости, а затем медленно дозаряжается до реальной.
edo1h
14.03.2024 14:56+1Батарея деградировала
Я подобное замечаю и на новом телефоне: проценты, полученные от быстрой зарядки, расходуются быстрее, чем полученные от обычной
Lev3250
14.03.2024 14:56У меня телефон после 4х лет только быстрой зарядки не выходит на обещанные 25W никогда. Раньше, если аккум разряжен в 0, то до 15-20 процентов он шёл с 25W, потом замедлялся. Сейчас максимум 21W по ваттметру. потом уменьшается до 15W, после 80% около 6-8W
V1tol
14.03.2024 14:56+24По-моему, данный тест не отвечает на вопрос о вреде быстрой зарядки от слова совсем. Бочонок с ёмкостью примерно в 3000мАч и очень маленькая батарея телефона в 5000мАч это разные вещи. Опять же условия теста - вы проверяли аккумуляторы по отдельности, не в составе батареи и уж точно не залитые в корпус какой-нибудь батареи для шуруповёрта? А телефоны все залиты клеем, ещё и часто в чехлах - это сильно влияет на нагрев батареи при зарядке. Я свой 11 айфон заряжаю его комплектной 5В зарядкой просто потому, что воткнув его даже в оригинальную 20-ваттную зарядку от айпада, он нагревается даже в покое, не говоря уже про использование. Может поэтому телефон спустя 4 года сообщает целых 86% здоровья. Именно комбинация высокой температуры с большим током и высокой удельной ёмкостью батареи и убивает её.
Sap_ru
14.03.2024 14:56+5Супербыстрая зарядка, вроде, предполагает обязательный контроль температуры батареи.
Но в целом зерно истины у вас есть - в корпусе температура батареи была бы выше, что могло бы повлиять на её деградацию. Кроме того батарея могла немного менять свою геометрию, что также могло бы привести к деградации.
Ну, и сравнивать им нужно было с абстрактными данными производителя, с реальными данными конкретной батареи, так как можно, что с обычной зарядкой эти конкретные батареи показали бы ещё меньшую деградацию.
SdrRos
14.03.2024 14:56Ещё зависит от того как контролируется температура - нагрев может быть неравномерным т.к. рядом куча других компонентов с разной температурой. Неравномерный нагрев помнится был причиной выхода из строя батарей первых Приусов, температура в центре батареи была выше чем снаружи в итоге батарея разбалансировалась.
Sap_ru
14.03.2024 14:56для таких быстрых зарядок требуется контроль температуры в нескольких точках и гарантия стабильности характеристик батарей.
edo1h
14.03.2024 14:56+2По опыту, «целых 86%» у айфона означают, что аккумулятору давно пора в утиль
V1tol
14.03.2024 14:56+2Мне в режиме "звонилка, 2-3 часа музыки в день с BT наушниками, полистать реддит час перед сном" хватает на 2 дня. В любом случае, у большинства людей "целых 86%" наступает в течение первого года и я вполне доволен, что протянул целых 4.
Ivanii
14.03.2024 14:56+2Из личного опыта - для одних и тех-же батарей зарядка до 4,2 В в 2+ разрушительнее чам до 4,1 В, даже не сама зарядка, а время хранения с полным зарядом. Здесь с высокой вероятностью недозаряд при быстрой зарядке...
Earthsea
14.03.2024 14:56Есть смартфон с 33-ваттной зарядкой (еще и USB оранжевым цветом помечен - и на адаптере и на кабеле), т.е. если китайцы не врут и не подтасовывают цифры, то на батарею с напряжением 3,7В должен подаваться чудовищный для нее ток порядка 8-9А. Постоянно ей не пользуюсь, по ситуации - если надо зарядить быстро, то заряжаю комплектным сверхбыстрым зарядником, если не надо - то обычным старым 1А. Иногда несколько только быстрой и заряжаю, иногда несколько только медленной. За 2 года не заметил, чтобы он как-то сильно меньше времени стал работать от батареи. К тому же емкость большая, на несколько дней хватает, очень редко разряжается ниже чем до 50% - так что циклов за год получается относительно немного.
Sap_ru
14.03.2024 14:56Мало ли сколько Ватт зарядка выдать может. Это совершенно не означает, что зарядный ток превышает 1C. Можно хотя бы посмотреть за сколько времени телефон до 100% заряжается. У меня телефон с быстрой зарядкой, но заряжается за время чуть больше часа, то есть ничего критического. Быстрая зарядка ему нужна, чтобы пропускать необходимую мощность через любой USB кабель, так как при обычной зарядке там ток превышает 2.5 Ампера, и нужен очень хороший кабель, чтобы заражать даже с "обычной" скоростью.
Аналогично powerbank себя ведёт. Там работает быстрая зарядка, но на практике он заряжается за время больше часа, что означает ток не более 1С. Просто 1C там 10 Ампер, и пропустить через обычный USB кабель такое просто невозможно. В результате даже для обычной зарядки этому паурбанку нужно зарядное устройство 33-ватта и какой-нибудь QC3.
Короче говоря, если у вас батарея больше 3500 mAh, то без протокола быстрой зарядки зарядить её даже нормальным током через абы какой кабель никак не получится и нужны протоколы быстрой зарядки.
0x131315
14.03.2024 14:56Батарея может быть многосекционной, ток кратно меньше на ячейку. Батареи приклеены широкой частью к теплорассеивающим пластинам, что немного облегчает им жизнь
0x131315
14.03.2024 14:56pixel 5 за 3 года обычного использования, практически без быстрой зарядки, при подсчете емкости сторонним софтом, путем непрерывного анализа тока батареи, показывает уменьшение емкости с 4Ач до 2Ач, ощущения также подтверждают это, разряжается прямо на глазах, совсем не держит на холоде, а ОС показывает что батарея хорошая. Бывает и так
Astroscope
14.03.2024 14:56если китайцы не врут и не подтасовывают цифры
Что довольно таки маловероятно, но относительно легко проверяется разнообразными USB-тестерами как на эквиваленте, так и на реальном телефоне. Потому что зарядка вполне может иметь реальную мощность больше, чем может взять телефон, поэтому ограничителем скорости заряда будет уже телефон. Более того, телефон берет максимальную мощность заряда не все время, а преимущественно в первой половине зарядного цикла, постепенно снижая мощность во второй половине, то есть просто линейно умножить максимальную мощность на время и получить переданную в аккумулятор энергию или так же линейно разделить ожидаемую энергию на максимальную мощность и получить время заряда не получится.
Sap_ru
14.03.2024 14:56+35То есть с реальной обычной зарядкой (до 1C) вы не сравнивали?
Производитель может указывать какие-то достаточно плохие случаи, и на ваших батареях деградация с обычной зарядкой могла бы быть заметно меньше, чем с быстрой. А так вы реальные батареи с какими-то абстрактными сравнили и выводы делаете. Так совершенно точно делать нельзя.
Кроме того, нужно было бы батареи в какой-то корпус запихать, так как температура влияет на деградацию и если в случае обычной зарядки (1C и менее) в большинстве случаев (кроме какой-то экстремальной жары) перегрева батареи не происходит даже в закрытом корпусе, то со сверх-быстрой зарядкой корпус может оказывать очень сильное влияние на нагрев, деградацию и сам ход зарядки (контроль температуры будет работать иначе).
Собственно, жизненный опыт показывает, что именно температура и является реальным ограничением при быстрой зарядке - хорошо обдувайте аккумулятор и его можно заряжать достаточно сильными токами даже без особых ухищрений.
Короче, очень странные у вас результаты, которым, к сожалению, нельзя верить.
Bedal
14.03.2024 14:56+3Производитель может указывать какие-то достаточно плохие случаи,
Производитель наверняка указывает наихудший вариант, чтобы потребитель, получая гораздо лучший результат, радовался и любил производителя.
Что неплохо показывается 15% деградации после сотни зарядок. Это при нормальной эксплуатации с ежедневной зарядкой означало бы снижение ёмкости вдвое - за один год. Хм.
Sap_ru
14.03.2024 14:56Очень смешное предположение. Точно также производителю выгодно показать, что зарядка не убивает батарею. А если у потребителя результата хуже, так это потому, что нужен было заряжать квадратную батарею в вакууме.
Bedal
14.03.2024 14:56+2тоже верно, но - в первом случае есть хороший риск получить массовые иски. А так - легко убедиться, что в большинстве случаев в эксплуатации деградация батарей заметно ниже "обещанной". Это с удивлением и радостью, к примеру, обнаруживали владельцы электромобилей.
Это как с масложором автомобилей - те, у кого началось сильное потребление масла, с удивлением обнаруживают, что обещался расход "до литра на 1000км", так что и претензию не предъявишь.
Hlad
14.03.2024 14:56+1Нет. Потому что за данные, указанные в даташите, производителя можно и подтянуть к ответственности. Если в реальности продукция имеет характеристики хуже, чем в даташите - это основание для возврата.
Более того - такая осторожность производителей часто выходит боком потребителям: сделать подделку, неотличимую от оригинала, сложно. Но сделать подделку, которая, пусть со скрипом, но пролезет в параметры, указанные в даташите, гораздо легче. В результате часто возникает ситуация, когда есть все признаки подделки, но даташиту соответствует (правда, без запаса, который есть у оригинала)
GennPen
14.03.2024 14:56+3Еще бы провести исследование, влияет ли функция сохранения аккумулятора, когда он заряжается примерно до 85%.
Sap_ru
14.03.2024 14:56Влияет однозначно. У меня есть ноут с такой функцией. Когда функция была отключена, то первый аккумулятор очень шустро сдох (потеряв более 30% ёмкости) за один год. После замены аккумулятора зарядка была ограничена диапазоном 40..80% и через год аккумулятор деградировал менее чем на 10%.
Но в целом аккумулятору полезнее стоять заряженным, чем часто заряжаться/разряжаться, "вредно" разряжаться менее 20% и "вредно" заряжаться более 80%.
slog2
14.03.2024 14:56+1У вас разные аккумуляторы разных производителей. Сравнивать нечего.
Sap_ru
14.03.2024 14:56+1Само собой, что оригинальные - одного и того же серьёзного бренда. И аккумулятор там не простой. Он не только ресурс циклов считает, но и свою ёмкость как по разряду, так и по заряду на каждом цикле, и всё это даёт посмотреть
navion
14.03.2024 14:56Разве отображаемые уровни не отличаются от фактической ёмкости с учётом запаса от деградации? По крайней мере так говорили в подкасте.
Sap_ru
14.03.2024 14:56Это бренда зависит. В идеале уровень 100% всегда соответствует полной зарядке. Но если хороший контроллер, то он сообщает ёмкость аккумулятора не только в процентах, но в ампер-часах (считает по затраченной энергии заряда/разряда). Считать ёмкость сейчас даже большинство китайфонов умеет. Только в большинстве своём они не знают, что с этой информацией делать.
Yapokhozhnakota
14.03.2024 14:56+6На ваш вопрос отвечает ученый, кандидат химических наук Олег Дрожжин:
https://youtu.be/-YR3j0VTX_U?t=740
24:18 ответ про быструю зарядку
График зависимости деградации аккумулятора от степени заряда разряда.
slog2
14.03.2024 14:56+2Видим что за первую 1000 циклов, а это 3 года ежедневного заряда-разряда, разница составляет около 5%, диапазон 92-97%. А цикл 100-25% делается в несколько раз реже чем 75-65%. Делаем выводы что нет смысла не полностью зарядать-разряжать.
exTvr
14.03.2024 14:56Делаем выводы что нет смысла не полностью зарядать-разряжать.
Во избежание деградации естественной применяем деградацию искусственную/s
0x131315
14.03.2024 14:56+2Интересная закономерность:
4000 циклов, режим 100-25 или дельта 75% за цикл - итоговая потеря емкости 20%
режим 75-45 или дельта 30% за цикл - итоговая потеря емкости 10%
На первый взгляд второй режим вдвое выгоднее, меньше деградация, и батарея дольше проживет
Но если присмотреться детальнее, посчитав энергию, оказывается, что батарея медленнее деградирует именно в первом случае. Смотрите сами: давайте переведем циклы и дельту в реальные единицы емкости, в энергию. 4000 циклов по 75%, перемножаем 4000 и 0.75C, и понимаем что это 3000C, а 4000 циклов при дельте 30% это 1200C, при этом в первом случае деградация на 20% емкости, а во втором на 10%. Получается, что в первом случае батарею в реальности эксплуатировали втрое интенсивнее, но деградация оказалась не втрое больше, а всего вдвое, т.е. получается что в более бережном режиме эксплуатации батарея деградирует примерно на 30% быстрее, чем в более интенсивном, на тот же объем пропущенной энергии, соответственно и полезной работы для нас менее интенсивно эксплуатируемая батарея способна выполнить на треть меньше, как будто мы заранее лишились трети ее емкости
Делаем выводы
Но более интересные выводы для себя можно сделать, если пересчитать все эти 3000С и 1200С в удельную потерю емкости на 1C емкости, выходит результат близок к константе, на уровне погрешности измерений: потеря емкости на каждые 1С емкости примерно 0,00007С против 0,00008С - это же практически одно и тоже! Грубо говоря 10Ач залил, 10Ач слил, и, независимо от режима эксплуатации, потерял 0,000075С(+/- 0,000005С) емкости. Все просто
Sap_ru
14.03.2024 14:56Ну, как бы, известно, что энергетически оптимальным является полный цикл заряда разряда, когда достигается наилучшее соотношение деградации к количеству отданной энергии. Если исходить из того, что устройством пользуются более-менее регулярно и равномерно, это говорит о том, что телефон нужно заряжать как можно реже и до полной зарядки.
А это поверие про 80% взялось из того факта, что хранить (а не использовать) аккумуляторы выгоднее в диапазоне 20...80%. Если телефон на полке лежит, то зарядка до 80% может иметь смысл. Но не в случае, если им реально пользуются.
geher
14.03.2024 14:56Все немного сложнее.
100% - это условная величина, которая у разных производителей разная, но выставленная ниже физического предела зарядки.
На некотором участке около физического предела зарядки деградация ускоряется, причем на этом участке работает правило: чем ближе уровень зарядки к физическому пределу, тем быстрее деградация при заряде и разряде и тем выше риск всяких спецэффектов (взрывы и возгорания).
Соответственно, оптимальный предел зарядки на самом деле зависит от производителя аппарата и/или аккумуляторной батареи.
Если 100% производителя примерно в конце диапазона более-менее равномерной деградации, заряжать до меньшей величины просто бесполезно. Если выходит за этот диапазон, то смысл появляется, но конкретная величина таки зависит от реального положения 100%.
То же относится и к нижнему уровню заряда. 0 - такая же условная величина, которая не имеет никакого отношения к физическому нулю заряда. И точно так же устанавливается производителем исходя из нежелания снижения заряда ниже определенного предела, ниже которого начинается ускоренная деградация. И точно так же стоит рассматривать вопрос нижней границы разряда, после которой желательно аппарат таки зарядить.
Кстати, Самсунг "рекомендует" для своих аппаратов режим 15%-85% заряда (относительно своих 0-100%) для продления срока службы батареи (что следует из наличия режима зарядки до 85% и ругани на предмет необходимости зарядить при заряде меньше 15%).
104u
14.03.2024 14:56По итогу — если устройство почти всегда на зарядке, нужно лишь иногда куда-то тащить и пользоваться от аккумулятора — лучше всего держать заряд 80% или ниже. У меня в старом ноутбуке Самсунг есть режим до 80%, а вот в новом hp ничего такого нет (хотя я практически на 146% уверен, что добавить эту фичу не составило бы никакого труда и не потребовало бы другого железа). Отдельные аккумуляторы можно разрядить процентов до 40 и кинуть в холодильник (если предполагается долговременное хранение. Для чего это может быть нужно — это другой вопрос)
При постоянном использовании, конечно, разница если и будет, то несущественная. Но лично я никогда не заряжаю телефон до 100% просто потому, что при 90+% зарядка идёт медленно, ждать нет смысла (на ночь на зарядку не оставляю). На моём нынешнем телефоне, которому уже почти 6 лет, аккумулятор всё ещё живее всех живых, кто-то вон в огрызках каждый год аккумулятор меняет
Вы считаете, что 100 условных процентов меняются самими производителями так, как они захотят? Я считал, что это зависит от технологии самой ячейки (li ion — 4.25, li-poly — 4.4), а производитель просто вписывает максимально допустимое напряжение куда-то в систему (есть файлы, в которых прописаны верхний и нижний пределы, в тех, которые я видел, они совпадали с технологией аккумулятора), те, кто разбирается в андроиде получше, подскажут, как это работает
Arxitektor
14.03.2024 14:56Мне всегда казалось что для АКБ гораздо важнее температурный режим заряд/разряд/экспуатация. Чем например заряд высоким током если например при этом АКБ термостабилизирован.
А в телефонах которые могут заряжаться 100 Вт зарядкой скорее всего стоят АКБ которые имеют спец состав который может в эти токи без деградации. Если попробовать рассчитать 100 ВТ /3,8 В = 26 А ток на АКБ и то не все время а только на этапе cV заряда лития. Если емкость АКБ телефона 5000 мАч = 5 Ач. 26A / 5Ач = чуть больше 5С зарядного тока. Что на самом деле не так и много.
Про iPhone у них обычно АКб имеет емкость ниже чем у андроидов в 1,5 раза поэтому и мощность заряда ниже.
А так да за последнее время за 5 лет плотность энергии в АКБ телефонов выросла.
Текущие 5000 мАч батареи меньше и легче чем те что были 5 лет назад.
Sap_ru
14.03.2024 14:56Как правило, там не "спец состав", а аккумуляторы с очень стабильными и повторяемыми характеристиками, чтобы не ждать сюрпризов на высоких токах. Плюс, непрерывный контроль температуры в нескольких точках на самом аккумуляторе. Плюс, достаточно хитрый алгоритм зарядки с периодическим контролем состояния аккумулятора (т.е. заряд периодически прекращается, аккумулятор проверяется, и на основе этого и текущего значения температуры выбирается алгоритм/профиль заряда на следующем временном интервале).
То есть для каждого аккумулятора производитель может гарантировать, что если под нагрузкой напряжение на аккумуляторе не превышает X, внутреннее сопротивление не более Y, а температура не более 40', то при условии контроля температуры и напряжения следующие пять минут в этот аккумулятор можно смело дуть 5C и ничего ему не станет. Гарантировать же такое можно только если есть уверенность в характеристиках конкретного аккумулятора.
Теоретически так можно заряжать аж до 10C. Практически, как вы правильно указали - до 5C, а выше уже даже для небольших аккумуляторов нужно активное охлаждение или гарантированно низкая окружающая температура. Ну, и деградация на 10C уже в разы быстрее идёт.
Поэтому позволить это могут себе "не только лишь все" - нужно иметь очень стабильное и контролируемое производство батарей и заморочиться с контроллером заряда/разрядка.Уменьшение веса и увеличение плотности энергии тоже, кстати, связано с повышением стабильности и повторяемости характеристик. Слои в аккумуляторах серьёзных брендов (даже китайских) стали в полтора раза тоньше. Сейчас аккумулятор высокой ёмкости можно буквально ногтем проткнуть без всяких усилий, но при этом разброс характеристик не превышает 3%, а для некоторых брендов и того меньше, что невероятно круто.
iskatel
14.03.2024 14:56+23Во-первых, у Вас некорректное сравнение, Вы сравниваете данные вашего эксперимента на вашем стенде с данными производителя, приведенными "в целом и общем".
Корректный вариант это сравнивать тесты одинаковых аккумуляторов в 2 режимах, проведенные на 1 и том же стенде, но с разными токами.
Далее, ёмкость вообще-то корректнее измерять в Ватт-часах, или мВт-ч, а не в А-ч. И сразу падение будет более значительным, тк. разрядные кривые проходят ниже.
Итого : приведенные тесты некорректны и нуждаются в переделке.
Делать какие-либо выводы на основании некорректных измерений не стоит.
nehrung
14.03.2024 14:56+2Статья полезная, но:
В ней нет объёма статистики. Я так понял, что был взят один аккум, к нему применили 100 симметричных циклов и на основании этого одного сделали далеко идущие выводы. Одного недостаточно, надо было усреднить по выборке из хотя бы сотни одинаковых банок. Ну на крайняк - десятка.
В испытании симметричным циклом заряд и разряд перемешаны в качестве причины деградации. Мне предпочтительнее было бы знать, что более влияет - заряд или разряд. Ну т.е. следующие испытания устроить несимметрично. Например, так: заряд - 20 ампер, разряд - 2 ампера, и на другом экземпляре заряд - 2 ампера, разряд 20 ампер. КМК, это было бы полезнее в смысле понимания, чего надо больше опасаться - быстрого заряда или быстрого разряда. Интуиция подсказывает, что быстрый заряд опаснее.
Sap_ru
14.03.2024 14:56этого не нужно. Разряд влияет независимо от заряда. И деградация тоже не зависит.
Достаточно разряжать относительно небольшим током 0,2..0,5C и всё будет хорошо и в рамках обещанного производителем.
NeiroNext
14.03.2024 14:56+1Очень интересная статья с неожиданными результатами, был уверен что большие токи это больше нагрев и больший износ.
Уже писали в комментах, но было бы интересно увидеть как влияет ограничение заряда до 85% и ручной контроль разряда до 25% (стараюсь чтобы телефон не разрядился ниже 20-25%). Это просто увеличивает количество самих цыклов заряда-разряда, для того же суммарного времени использования устройста, хотелось бы узнать помогает ли это чему-то или лишь себе неудобства этим создаю.
Popadanec
14.03.2024 14:56+1Бесполезная статья.
Во первых не учтён нагрев, а именно он в первую очередь влияет на скорость деградации, как при заряде, так и при разряде. Даже температура внешней среды значительно влияет на срок службы.
Во вторых не корректное измерение ёмкости.
iRupert
14.03.2024 14:56Всю жизнь заряжаю телефон быстрыми зарядка и всех типов и поколений QC/PD, не припомню случая, чтобы у меня прямо сильно деградировал аккумулятор. Зато дважды были заменены аккумуляторы на тех телефонах, которые всегда заряжались только беспроводной зарядкой.
Nick0las
14.03.2024 14:56+3Исследование интересное. Однако хотелось бы продлить его не на 100 циклов а скажем на 1000. Интересно, что там будет через 1000 циклов, емеость упадет до менее 10% и внутреннее сопротивление вырастет нереально или может останется 50% емкости и вполне нормальное внутреннее сопротивление. Может на таком количестве циклов значение зарядного и разрядного тока влияет больше, например по такому механизму: рост внутреннего сопротивления увеличивает нагрев, а нагрев еще сильнее ускоряет деградацию.
Вопрос возникает из опыта эксплуатации: даже на 50% емкости можно устройством пользоваться. Например:
Кнопочный телефон работал неделю на зарядке. Через несколько лет работает 3 дня. Это неприятно но не проблема. Но бывает что аккума и на день не хватает и за несколько минут разговора садится в 0. Это уже проблема.
unC0Rr
14.03.2024 14:56+3В комментариях многие интересуются сравнением с неполным зарядом аккумулятора, а мне интересно, как влияет на деградацию заряд очень маленьким током, как в сценарии подключения телефона к старому порту USB?
GidraVydra
14.03.2024 14:56+4Референс любого эксперимента должен быть измерен на той же установке в тех же условиях. Использовать как референс данные из датащита - это де факто фальсификация.
Производитель указывает наизудший вариант, да ещë и с запасом, во избежание претензий.
Seven-ov
14.03.2024 14:56Оффтоп.
Понимаю, что не в тему, но раз здесь собралось много людей, которые разбираются в аккумуляторах, у меня есть вопрос.
Хочу в свои настенные часы поставить солнечную батарею. Она там идеально вписывается. Хочется понять, какой поставить аккумулятор, чтобы он смог работать в буферно-циклическом режиме хотя бы лет 5, а лучше 10.
zenhower
14.03.2024 14:56Я бы предложил купить солнечную батарею и измерить выдаваемую ею энергию именно на стене с часами. Может оказаться, что ток заряда будет микроскопический и потери на преобразование и питание часов будет выше тока заряда. В любом случае, если установить фирменную батарею, то при таких токах она прослужит достаточно долго, так как токи заряда\разряда в десятки миллиампер никак не скажутся на деградации.
Nick0las
14.03.2024 14:56Начинать надо с тока потребляемого часами. Если они светодиодные то ток потребления большрй и врядли солнечная батарея их потянет. Если ЖК - можно ставить батарею любую достаточно емкую. А макс. напряжение заряда ограничить на уровне 4.0-4.05 вольта, так она дольше проживет.
GidraVydra
14.03.2024 14:56Как минимум надо знать требования по среднему и пиковому потреблению, по емкости, габаритные и массовые ограничения. А то плямба размером с блюдце - это настенные часы, и гроб с двухметровым маятником и циферблатом с колесо камаза - это тоже иногда настенные часы.
Я, например, вообще не представляю даже порядок тока потребления ваших часов.
mirwide
14.03.2024 14:56Как уже написали, это интересные опыты на которые, к сожалению, нельзя ориентироваться.
Потому что: 1) Мы не знаем в каких условиях проводил измерения производитель. По хорошему измерения надо делать в одинаковых условиях, на одном оборудовании и желательно на одной партии аккумуляторов. Особенно, если мы ожидаем небольшое отклонение. 2) Чтобы оценить насколько можно верить, неплохо бы рассчитать дисперсию. Сделать несколько измерений, убедиться что разброс для одного тока выше чем разница между разными токами и сделать еще 20-50 измерений. Те в десятки раз больше вложений времени и денег.
MalcolmReynolds
Можете сделать такой же тест на моделях телефонов, где можно ограничить предел зарядки до какого-то лимита? Например, в серии Samsung Galaxy можно ограничить максимальную зарядку 85%.
hphphp
И добавить график зависимости от температуры батареи. Не все контроллеры батарей и зарядки умеют грамотно заряжать не перегревая устройство.
immortal555
Как чуть ниже метко заметил один из товарищей, все эти ограничения называются "искусственной деградацией". Сами себе сделали поменьше емкость, чтобы не падала реальная емкость. А если еще нижнюю границу четко соблюдать, тем более.
Всю жизнь заряжал телефоны как карта ляжет, сегодня разряжал в нули, завтра заряжал с 90 до 100 (образно говоря), вроде ничего, трехлетний цикл жизни с нормальной работой аккумулятора все телефоны прекрасно выдержали.
Как по мне, это чисто гиковская тема, которая больше про голую теорию, нежели про жизнь.
exTvr
Ну реально - "не мешайте устройству работать!".
Вот этот весь дроч "20-80-20-80" - я даже для не знаю кого.
При обычной эксплуатации я телефон ставлю на зарядку раз в пару суток на ночь (да, до упора заряжаю) не глядя на прОценты батарейки. И вы таки не поверите - телу два года, а оно как работало пару суток, так и работает. А если за городом, без ютупа, споти и ам - то и дня четыре живёт.
ganzmavag
Я знаю. Есть два сценария, когда это нужно:
1. Для ноутбуков, которые часто стоят на зарядке. И тут возможность не заряжать до конца - просто киллер-фича, которая очень помогает продлить жизнь аккумулятора без побочных эффектов.
2. Для смартфонов, у которых емкость аккумулятора избыточна для пользователя. Например, если у него в стандартном сценарии вечером остается 40% заряда перед следующей зарядкой, то лучше будет использовать цикл 85-25, чем 100-40. Но это, конечно, гораздо реже встречается.
Popadanec
1. Только если зарядка после этого останавливается и возобновляется к примеру при снижении заряда(за счёт саморазряда батареи) на пять процентов.
К сожалению у многих что ноутов, что смартфонов, функция неполного заряда больше вредит, чем помогает. По достижении выставленного порога(к примеру 85%), зарядка аккумулятора становится капельной(т.е. микроциклы заряд-разряд), что убивает литий ещё быстрее, чем регулярная зарядка до 100%.
По поводу тела выше. Джва года и зарядка раз в два года, это совсем не срок для проявления явного износа современной литиевой ячейки.
Некоторые и за год успевают убить батарею, интенсивно её разряжая и постоянно подзаряжая. Некоторые аж по несколько раз в день заряжают, плюс многократная подзарядка на несколько процентов(я спешу, некогда ждать полной зарядки).
ganzmavag
У них и до 100% такая же капельная зарядка, только на 100% она вредит сильнее. Но сейчас чаще при достижении полного заряда идёт переход на питание от сети.
GennPen
Нет там никакой капельной зарядки, по крайней мере у ноутов, которые после окончания цикла заряда переводят питание полностью от зарядного устройства.
Смартфоны не все такое делают. На сколько помнится, только которые поддерживают PD, ибо мощности обычной зарядки зачастую не хватает. Но определенный гистерезис должен быть всегда.