Если вы регулярно заряжаете свой смартфон (или даже электромобиль), возможно, заметили интересную закономерность. Эти устройства заряжаются с головокружительной скоростью от отметки 0% до 80%, но замедляются и им требуется значительно больше времени, чтобы «заполнить» последние 20 процентных пунктов. Именно поэтому современные смартфоны обычно достигают 80% заряда менее чем за 30 минут, в то время как популярные электромобили обычно достигают 80% заряда примерно за 15 минут при подключении к быстрому зарядному устройству постоянного тока, например Tesla Supercharger.
Ранее мы обсуждали, как крупные производители электромобилей, такие как Tesla, и производители телефонов, такие как Apple и Samsung, настоятельно рекомендуют ограничить максимальный уровень зарядки 80%. Производители электромобилей позиционируют этот метод как один из способов минимизировать износ аккумуляторов. Однако они прямо не заявляют, что ожидание полной зарядки автомобиля на 100% также будет означать, что автомобиль будет накапливать зарядную станцию на гораздо более длительный срок, учитывая, как скорость зарядки аккумулятора значительно замедляется после достижения отметки в 80%.
Есть две основные причины, по которым последние 20% литий-ионного аккумулятора заряжаются значительно дольше. Первый — это продуманный механизм безопасности, встроенный в современные системы зарядки, а второй — химический состав аккумуляторов. Когда литий-ионные батареи достигают полной емкости, их напряжение приближается к безопасному верхнему пределу. На этом этапе системы управления батареями в современных устройствах обнаруживают это и автоматически уменьшают ток, поступающий в батарею. Это предотвращает перегрев аккумулятора. Замедление процесса зарядки при высоком уровне заряда помогает защитить внутренний химический состав аккумулятора и повышает его долговечность.
Химия, лежащая в основе более медленной зарядки после 80%
Хотя производители намеренно замедляют скорость зарядки после того, как батарея достигает 80% заряда, это говорит только половину истории. Верно также и то, что химический состав современных литий-ионных аккумуляторов не позволяет им заряжаться быстрее по мере приближения к полной зарядке. Давайте разберемся, почему. Как и обычные аккумуляторы, литий-ионные аккумуляторы также имеют отрицательно заряженный анод и положительно заряженный катод. Когда вы быстро заряжаете аккумулятор, процесс в первую очередь включает в себя перенос ионов лития с катода на анод.
Когда аккумулятор разряжен, на аноде остается достаточно места для приема поступающих ионов лития, а также достаточно места для их перемещения. Однако чем больше ионов лития достигает анода, тем меньше места для свежих ионов может найти место внутри анода. Это создает узкое место, в результате чего некоторые из этих ионов вместо этого скапливаются на поверхности анода и в процессе превращаются в металлический литий. С точки зрения аккумуляторной науки это явление известно как литийное покрытие. Итак, если вы думаете, что эти скопившиеся ионы могут постепенно проникнуть внутрь через какое-то время, то это не так. Литиевое покрытие является постоянным по своей природе, и эти ионы остаются на поверхности анода до конца его срока службы, хотя предпринимаются усилия по смягчению этой проблемы.
По сути, если вы продолжите быструю зарядку литий-ионного аккумулятора даже после отметки 80%, зарядному устройству будет только труднее проталкивать эти ионы лития в анод, и это также в конечном итоге ускорит процесс литиевого покрытия. Вот почему все производители аккумуляторов/бренды электромобилей/смартфонов либо снижают скорость зарядки после 80%, либо просто предлагают потребителям возможность отключить зарядку на отметке 80%.
