Jak se starat o baterii v mobilu? Aneb jak ušetřit tisíce korun dodržováním jednoduchých zásad

Jak se starat o baterii v mobilu? Aneb jak ušetřit tisíce korun dodržováním jednoduchých zásad
Jiří Bekr Pridal  Jiří Bekr
  192 zobrazení
10
 0
Mobilné telefóny a mobilné technológie

Audio verzia článku generovaná pomocou TTS. Pre prehratie stlačte tlačidlo prehrávania.


Předmluva

Každý z nás v dnešní době používá mobilní telefon. Telefony jsou dnes poháněny moderními lithium-iontovými a lithium-polymerovými akumulátory s jmenovitou životností mezi 400 až 1000 pracovními cykly, což nám dává životnost přibližně rok až tři roky. Tato životnost je však zjištěná v laboratorních podmínkách, a je jen na nás, jestli své baterii životnost zkrátíme na polovinu špatným zacházením, nebo prodloužíme na trojnásobek správným používáním. V extrémních případech lze baterii doslova odrovnat i během pár měsíců. Abychom si ušetřili nemalé výdaje spojené s dnes stále dražší výměnou akumulátoru, potřebujeme vědět co mu vyhovuje, a co ho ničí čili čemu se vyvarovat.

Kapacita mAh, Ah a Wh

Kapacita baterií telefonů, ale i powerbank se udává v mAh. Miliampérhodiny jsou skutečně snadno použitelná jednotka, avšak při vyšších kapacitách, například odolné telefony s 10 000 mAh už se používají jednotky Ah, ampérhodiny, zde by se 10 000 mAh rovnalo 10 Ah. U některých zařízení se udává jejich uschovaná energie ve Watthodinách, jednotka Wh. Tato jednotka je mnohem univerzálnější, a používá se pro přepočty mezi akumulátory s různým jmenovitým napětím, pro výpočty ohledně efektivity a pro výpočty s měniči. Wh = V × Ah, neboli watthodiny získáme vynásobením jmenovitého napětí baterie, a kapacity v Ah. Klasické lithiové li-ion a li-poly akumulátory v telefonech, noteboocích a svítilnách mají nominální napětí mezi 3,6 – 3,7V. Běžné tužkové baterie známe, nabíjecí NiMH mají 1,2V, nenabíjecí 1,5V, speciální primární lithiové 1,7V a nabíjecí NiZn 1,6V. Telefon s 3Ah baterií má tedy 3,7V × 3Ah = 11,1Wh. Nabíjecí tužková baterie má 1,2V × 2,5Ah = 3Wh. Z toho vyplývá, že pokud bychom chtěli srovnávat všechny tyto tužkové baterie mezi sebou, ale i proti li-ion baterii v telefonu, potom nemůžeme srovnávat kapacitu v mAh, protože baterie s vyšším napětím budou v nevýhodě. Pokud ale kapacitu každé baterie přepočítáme na energii ve Wh, která zohledňuje napětí, potom můžeme přímo srovnávat například i tužkovou baterii s baterií v telefonu, nebo klidně s 12V autobaterií.

Rozsah cyklování

Rozsah cyklování, aneb na kolika procentech baterky dáme mobil nabít, a na kolika procentech jej odpojíme má asi největší význam na životnost. Běžně se tento rozsah řeší u fotovoltaických systémů s bateriemi, ať jsou to tradiční zastaralé olověné akumulátory, nebo moderní LiFePO4, zásady jejich cyklování se prakticky shodují i s akumulátory Li-ion, Li-poly a Li-HV, které známe z telefonů nebo notebooků.

Spodní limit

Do kolika procent baterii vybijeme, než ji dáme opět nabíjet je náš spodní limit. Mnoho lidí si dnes stále myslí, že akumulátory musíme vytlouct až na dno, ovšem toto platilo pouze pro NiMH a NiCd akumulátory, které z telefonů zmizely před 20 lety. Tímto způsobem moderním lithiovým akumulátorům dost ubližujeme. Obecně se dá říct, i když se to liší od použité technologie, že každých 10% nahoru nám dá 1,5 až dvoj násobnou životnost. Když budeme baterii vybíjet do dna, vydrží rok. Když ji dáme nabít na 10%, vydrží skoro dva roky. Obecně uznávaný optimální spodní limit je 25-30%.

Horní limit

Horní limit je občas těžké si ohlídat. Většina výrobců telefonů, zejména ti největší hráči, mají svou pozici na trhu natolik jistou, že už nepotřebují dělat věci ve prospěch zákazníka, ale už jim jde jen o to dostat ze zákazníka co nejvíc. Opačný příklad jsou telefony, z hlavy si vzpomenu na Sony a Asus, které umožňují v nastavení baterie nastavit maximální horní nabíjecí limit. Obecně platí, že nabíjet baterii na 93% místo 100% zdvojnásobí počet pracovních cyklů, a jen 87% ztrojnásobí.

Optimální cyklování

Můžeme tedy vyvodit, že bychom se měli držet co nejblíže kolem středu, kolem cca 55%, a nechodit příliš daleko na obě strany. Skutečně používáním baterie v této oblasti jsme schopni dosáhnout i 5 až 10 násobného počtu pracovních cyklů baterie v porovnání s klasickým schématem 10% - 100% - 10%. Bohužel, tímto ukusováním krajních mezí si také ukusujeme energii, která nám je k dispozici. Dnes je běžná kapacita akumulátoru v telefonu přibližně 4Ah, neboli 4000 mAh. Kdybychom se drželi výhradně v pásmu 40 – 60%, tak sice zdesetinásobíme cyklovou životnost, ale také se připravíme o 4/5 (80%) využitelné energie. Je to jako kdybychom měli v autě 55 litrovou nádrž na benzin, a jakmile nám poklesne hladina na 25 litrů, jeli bychom natankovat dalších 5 litrů paliva. Ujedeme 80 kilometrů, a zase máme jen 25 litrů a zase musíme tankovat. Jinými slovy, budeme pořád nabíjet, každých pár hodin. V konečném důsledku nám ty získané cykly sežere právě ona nutnost častějšího nabíjení (tankování).

Brát ohled na ono pravidlo držet se co nejvíc u středu skutečně přináší zisk, ale nesmíme to přehánět. Já osobně dávám telefon nabít když má 30%, a v nastavení mám horní limit 90%. Jsem tedy posunutý více nahoru. Způsobuje to vcelku podobné opotřebení, jako kdybych jel 20-80%, ale tento režim mi nedá takovou rezervu „kdyby něco“. Proto doporučuji se posunout (offsetovat) více nahoru na rozsah 30-90%.

Vlastním i telefon s 10Ah neboli 10 000 mAh akumulátorem, a ten skutečně cykluji mezi 40-80%, protože jeho obrovský akumulátor mi i takto pokryje celý den. Je tedy lepší mít telefon s větší baterií, kterou budu používat v užším rozsahu, než mít malou baterčičku, dorvat ji do plna, a pak ji ždímat do nuly.

Nabíjecí proud

Nabíjení je velmi důležitá procedura, která jde velmi často optimalizovat pro lepší životnost, aniž by nám to způsobovalo nějaké nepříjemnosti. Čím nižší nabíjecí proud, tím lépe. Pro elektrický proud známe jednotku ampér, často používáme i miliampér, protože jeden ampér je sám o sobě už poměrně vysoká jednotka. Pokud se budeme bavit o rychlosti nabíjení a o životnosti, pak bude strašně záležet na tom, jaký referenční telefon zvolíme. To, co bude platit pro telefon s 3Ah akumulátorem nebude ani zdaleka platit pro telefon s 10Ah akumulátorem. Proto se v praxi používá poměrné číslo C, jehož rozměr je hodina na mínus prvou. Číslo C udává poměr mezi proudem a kapacitou baterie. Tedy 1Ah baterie a 1A proud dají poměr 1C. 1A proud a 2Ah baterie 0,5C. A 1A proud ve vztahu k 10Ah baterii nám dá 0,1C.

U vysokovýkonných lithiových článků (například v nářadí) platí, že proud 0,5C je asi nejlepší optimum. Nabíjení proudem 1C už baterii značně opotřebuje, a 2C ji už kope hrob. Na druhou stranu, chodit níž než 0,5C už prakticky nedává příliš smysl, protože benefit již není tak výrazný.

Většina telefonů má nízkoproudé články. Soustředí se více na kapacitu než na výkon, a tak vydrží sloužit déle. Zde platí pravidlo, že optimum je přibližně 0,25-0,3C. Čili taková 12Ah baterie má optimální nabíjecí proud 3-4A. Běžný telefon s 4Ah akumulátorem má optimum cca 1A.

Pokud mám tedy dost času, připojím svůj telefon na obyčejnou „pomalou“ nabíječku. Rychlonabíječky umožní telefonu nabíjení až 1,5C nebo 2C, což akumulátory neskutečně šíleně degraduje. DCP nabíječky dávají zpravidla do 2,4A, což pro standardní telefon činí kolem 0,5C. To je už na hraně, a šlo by jít níž. Klasické nabíječky mají spojené datové piny, a většina telefonů si z nich dovolí vzít jen 1 až 1,2A, což je vskutku optimální proud pro všechny telefony, které znám. Nutno podotknout, že telefony a tablety s velkou kapacitou se z tohoto budou nabíjet třeba jen 0,1C a potrvá to až deset hodin. Proto je třeba volit zejména podle kapacity baterie, čili při úvaze 0,25-0,3C bude číselná hodnota proudu třetina až čtvrtina číselné hodnoty kapacity.

(Používám termín „číselná hodnota“, protože kapacita v mAh/Ah a proud v mA/A nejsou nikterak záměnné jednotky, i přes vzájemnou podobnost.)

Teplota při nabíjení a používání

Teplota je důležitý faktor zejména při nabíjení. Lithiové akumulátory jsou koncipovány do člověkem obývaného prostředí, a proto jsou optimalizovány tak, aby dosahovaly nejlepších parametrů při běžné pokojové teplotě. V přílišném mrazu i přílišném horku akumulátory trpí. A o to víc trpí, kdybychom je za těchto podmínek nabíjeli. Není nic horšího, než mít telefon v držáku na skle automobilu, praží na něj slunce, tělo telefonu má 60°C, běží v něm navigace a ještě ho nabíjím. Za těchto podmínek nám může stačit bohatě i jedno léto, a akumulátor bude natolik opotřebený, že jeho drahá výměna bude nevyhnutelná. Navíc při nabíjení přehřátého akumulátoru hrozí riziko jeho nafouknutí, mechanického poškození a následného požáru nebo výbuchu. Jeden tip je nasměrovat výdech klimatizace na telefon. Pokud toto nelze, pak je nejlepší řešení buďto držák s upevněním do mřížky výdechu klimatizace, což mnohdy nevyhovuje, nebo prostě telefon s velkým akumulátorem. Osobně svůj druhý telefon s 10Ah používám pro GPS navigaci, kterou na jedno nabití zvládne déle, než jak dlouho to zvládne řidič, a tedy není třeba horký telefon nabíjet.

Baterie na odpis

Jak poznám, že je má baterie na odpis? Už přes deset let existují aplikace pro android, které umí kapacitu baterie změřit. Telefony dokonce Samsung samy monitorují zdraví baterie. Obecně se ale dá říci, že pokud telefon na baterii už nic nevydrží ani po hardresetu, pak je jeho baterie na výměnu. Špatná baterie jde poznat i podle selhávání v mrazu, když má málo procent. Na toto běžně trpí telefony iPhone, hlavně model 6. U telefonů Android tyto problémy nebývají, ale lze se pokusit je vyvolat, a pokud nastanou, je to ukazatel špatné baterie. Stačí dát telefon na chvíli do lednice nebo mrazáku, když má zrovna 20% baterie. Pak jej vytáhnout, zapnout fotoaparát a pořídit fotografii v temnu s bleskem. LED blesk má velký špičkový odběr, a může způsobit selhávání fotografického čipu během snímání obrazu jako důsledek nedostatečného napájení. Vyústí to v divné pruhy na fotografii, nebo barvy, které nejsou ve scéně přítomny.

Pokud nám baterie dosloužila, pak je její likvidace docela záludnost. Klasické tužkové alkalické a zinkouhlíkové baterie není problém vyhazovat do krabice na baterie kdekoliv v supermarketu nebo v elektře. Lithiové Li-ion a Li-poly akumulátory jsou ale dost nebezpečné. Obecně se doporučuje je nejdřív vybít na 0V a až poté vhodit do sběrné nádoby. Vybít ji můžeme například přes autožárovku. Kdybychom tam totiž vhodili například plně nabitou Li-poly (které jsou proti Li-ion velice volatilní), pak by se ten akumulátor mohl v krabici o něco vyzkratovat a následně vybuchnout.

Pozor na LiHV

Pozor na jeden typ lithiového akumulátoru, a tím je vysokonapěťový lithium-iontový akumulátor, je více druhů, a souhrnně je označujeme jako LiHV. Tyto akumulátory se vykazují obecně vyššími provozními napětími. Standardní akumulátor je plně nabit při 4,20 voltech. LiHV akumulátory se nabíjejí někdy až na 4,5V, běžně však na 4,4V. Mají přibližně podobnou kapacitu jako klasické Li-ion, ale díky vyššímu maximálnímu napětí uchovají o kousek víc energie. Ta je bohužel vykoupena žalostnou životností. Akumulátory LiHV běžně vydrží jen polovinu nebo třetinu toho, co klasický li-ion akumulátor. Některé li-poly akumulátory jsou na tom podobně jako LiHV. Pokud tedy můžete, pokuste se LiHV vyhnout. Mám osobní zkušenost, a můžu říct, že se mi ještě nikdy předtím nestalo, že by mi baterie odešla na opotřebení ještě v záruce. LiHV to umí.

Čestná zmínka – LiFePO4

Příbuzné klasickým Li-ion a Li-poly akumulátorům jsou i poměrně nové a moderní články LiFePO4 nebo LiFeYPO4. Tyto články mají sice menší energetickou hustotu, takže při stejné velikosti pojmou méně energie, a taky jsou obecně o cca 50% dražší, ale hojně se používají ve fotovoltaice a záložních systémech, odkud vytlačily Nikl-kadmiové NiCd a olověné akumulátory. LiFePO4 totiž dosahují obrovské životnosti, zhruba 4000-5000 pracovních cyklů. To je šílený nárůst v porovnání s pár set cykly olověných nebo NiCd akumulátorů, nebo cca 1000 cykly Li-ion akumulátorů. LiFePO4 a LiFeYPO4 jsou momentálně nejzajímavější a nejvyspělejší technologie, která je stále ještě dostupná pro běžného smrtelníka.

Nikl-kadmiové články byly oblíbené pro svou trvanlivost, vydržely v provozu pár desítek let. A pokud za dvacet let ztratily kapacitu, stačilo je vylít, vyčistit, a nalít do nich nový louh, a baterie fungovala dál. Tyto baterie byly však velmi neefektivní, trpěly velkým samovybíjením, a jejich provoz byl často velmi neekonomický. Navíc trpěly paměťovým efektem, a pokud je obsluha často neformovala, což byla složitá činnost, tak se vnitřně vyzkratovaly.

Olověné baterie jsou zase známé svými tendencemi k sebevraždě. Stačilo je chvíli nechat ne úplně nabité, a už se zasulfátovaly, klesla jim kapacita na čtvrtinu, a přišlo obrovské samovybíjení. Jejich desulfatace byla také náročná, podobně jako formování NiCd, ovšem zde při desulfataci vznikaly výbušné plyny a do baterie se musela dolévat destilovaná voda. I tak činila maximální životnost olověné baterie cca 10-15 let.

LiFePO4 žádným podobným neduhem netrpí, vydrží v provozu desítky let, nepotřebují žádné formování ani desulfataci, a jsou velmi robustní. Jedna jediná nevýhoda zde je, a to, že bychom je neměli nabíjet pod bodem mrazu. Jinak LiFePO4 ve všech ohledech poráží starší technologie.

Poznámka autora : Povolení pro převzetí článku pro sdílení na výdělečné platformě uděleno pro SvetAndroida.cz a ElektroLab.eu

Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok?

Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok a chceli by ste sa o to podeliť s viac ako 250.000 čitateľmi? Tak neváhajte a dajte nám vedieť, radi ju uverejníme a to vrátane obrazových a video príloh. Rovnako uvítame aj autorov teoretických článkov, či autorov zaujímavých videí z oblasti elektroniky / elektrotechniky.

Kontaktujte nás!


Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie, alebo podporte jeho autora.
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár k článku. Pridáte prvý? Berte prosím na vedomie, že za obsah komentára je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

PCBWay Promo

JLCPCB Promo
PCBWay Promo

JLCPCB Promo
PCBWay Promo

JLCPCB Promo
Webwiki Button