كيف تتحلل البطاريات مع الشحن السريع؟

كل من الهاتف الذكيأو الكمبيوتر اللوحي أو الكمبيوتر المحمول الذي من المحتمل أن يكون بين يديك ، حيث تستخدم المزيد من المركبات والأجهزة الكهربائية من جميع الأنواع بطاريات الليثيوم أيون ، التي تتمثل أهم نقطة في استقلاليتها المحدودة وعمرها الإنتاجي. يمكن أن تنتهي علاقة الاعتماد هذه على المكونات – أو على الأقل يمكن تخفيفها – أنظمة شحن سريعة حقا تعيد شحن البطاريات في لحظات قليلة.

هذه الأنظمة موجودة بالفعل بالفعل ، وشاهدنا مظاهرات رائعة – مثل Xiaomi يشحن 4000 مللي أمبير في الساعة خلال 17 دقيقة فقط. ما هي المشكلة إذن؟ تتمثل العقبة التي يجب التغلب عليها الآن في العثور على مفتاح كيفية جعل البطاريات تتحلل بدرجة أقل مع هذا النوع من أنظمة الشحن بشكل أسرع وأسرع.

تتحرك الصناعة إلى الأمام وتعثرت

وقد تحاول الشركات المصنعة لعدة سنوات حفظ مأزق الحكم الذاتي دون العثور على الهواتف التي تكون أثقل وأثقل بشكل غير معقول ، أو بطيئة في التحميل. لدرجة أنه حتى عندما تنمو البطاريات في المحطات أكثر وأكثر ، أنظمة الشحن السريع تفعل ذلك بسرعة أكبر بكثير.

مثال على ذلك هي أجهزة الشحن ممن لهم. في إصدار 50W SuperVOOC ، من الجيد جدًا أن بدأوا في ترخيص الشركات المصنعة الأخرى هذا العام ، هذا ما سمح به اشحن الهاتف مثل Oppo Find X أو RX17 Pro في ما يزيد قليلا عن نصف ساعة. وهذا يكفي لتغيير عادات الاستخدام. في الأساس ، يمكنك تحميله كلما وحيثما تريد. تماما.

من ساعات إلى دقائق عند الشحن

على الرغم من هذا ، لسبب ما اضطر Oppo إلى التراجع في الآونة الأخيرة في تنفيذ هذا النظام الشحن. سواء ل آثار هذا على صحة البطاريةحول ما لم يفرجوا عنه أو لقضية تكلفة بحتة في ميزة غير مطلوبة – لصالحها ، انخفضت الأسعار بشكل كبير – لم تعد لها Oppo Reno الأخيرة.

على الجانب الآخر من المقياس Samsung ، والتي يبدو أنها متحركة أخيرًا مع نظام شحن فائق السرعة مع نظيره مؤخرا Galaxy Note 10. بعد عدة أجيال من التكرار عند 15 واط ، أصبحوا الآن يصلون إلى 25 واط كميزة قياسية وما يصل إلى 45 واط في إصدار "Plus" الذي نحصل عليه من الشاحن المتوافق. لقد اختبرت Huawei في هذا النطاق بالفعل العام الماضي من خلال Huawei Mate 20 Pro.

في غضون، Apple لا تزال مستمرة لتقديم أجهزة الشحن 5W قياسي مع موديلاتها المختلفة من iPhone. بطبيعة الحال ، فإنه يوفر الخيار من iPhone الأخير إلى شاحن غير بطيء ، وأكثر من ذلك بكثير في المتوسط ​​الصناعة مع 18 واط الشحن التي تباع أيضا بشكل منفصل. حتى ذلك الحين كان المعيار هو استخدام شاحن iPad القياسي لتسريع العملية.

يدا بيد ، مع الإصدار التالي من نظام التشغيل ، Apple سوف يعرض نظام شحن "يتعلم" من استخداماتنا في محاولة للتعويض عن تدهور البطاريات. وهذا هو أن بطاريات الليثيوم أيون تتحلل بقوة أكبر من خلال البقاء لفترة طويلة في مستويات عالية من الشحن. سوف يتجنبون ، شحن النسبة المئوية الأخيرة فقط قبل استئناف الاستخدام المعتاد ، التي تقضي ليال وليال مشحونة بالكامل. هذا هو ما يقرب من ثلث إجمالي عمر جهاز iPhone ، مما يجعل الهاتف عند 80٪ من الوقت المتبقي فيه.

البحث واضح: سريع ، بداهة ، تحميل سيء

على الرغم من ارتفاع مستوى الاستثمار ، البطاريات تم العثور على أيون الليثيوم الراكدة نسبيا من حيث القدرات. في الواقع ، ليس للافتقار إلى الرغبة: نوع البطاريات التي نراها في منطقتنا smartphones كما أنها مشابهة لتلك التي تدفع السيارات الكهربائية وستوفر بشكل متزايد أنظمة النسخ الاحتياطي – مثل MegaPack الأخيرة من Tesla – للحصول على الطاقة المتجددة للهروب من الحفريات.

يوصي الخبراء باستخدام الشحن السريع فقط عند الضرورة

يتم التحقيق فيه لدرجة أنه ، من حيث حجم الإنتاج العلمي الحالي ، يتم توجيه جزء فقط لمهام الاستيعاب. قبل بضعة أشهر تم تقديم أول كتاب كتابة للحصول على الذكاء الاصطناعى ، ولم يكن أكثر من محاولة لجمع أحدث التطورات – أكثر من 53000 منشور في السنوات الثلاث الماضية ، وفقًا عارضة خشبية– في هذا النوع من البطاريات ، عبور المئات والمئات من الإشارات إلى مختلف أوراق نشرت في السنوات الأخيرة. النتيجة؟ كارثة كاملة لا يمكن فهم الفقرة الأولى منها ، لكنها بوابة إلى معالجة لغة الحقل – والتي لا تزال تزدهر. بعد كل شيء ، الخوارزمية ، الكاتب بيتا، لا يطلق عليه ذلك من أجل لا شيء.

بعد تقريبا ثلاثة عقود من التنمية التجارية منذ أن قدمت شركة Sony البطاريات الأولى القابلة لإعادة الشحن المعتمدة على بطارية ليثيوم أيون في عام 1991 ، فإن الكثير من التقدم لها ملكية خاصة وأن حفنة من الشركات – مثل LG أو Panasonic أو Samsung – تحافظ على تقدمها في أمان. تعتبر البطاريات أنظمة معقدة ، وهناك العديد من الاعتبارات التي يجب مراعاتها في تصميمها: كلفتها ، وعمرها الإنتاجي ، وقدرتها القصوى أو مقاومتها للأحداث المؤسفة. القليل يستحق بطارية جيدة للغاية في تقريبا كل شيء ، إذا فشل بصوت عال في واحدة من هذه النقاط.

على أي حال وبغض النظر عن "المضافات" أو خليط المركبات المستخدمة في تصنيعها – والتي تفضل النقاط المختلفة المذكورة أعلاه ، والتي تم اختبار المئات منها بنسب مختلفة – هناك قواعد معينة من إجماع مشترك في عالم بطاريات ليثيوم أيون التي تسمح لتوسيع الحكم الذاتي. من بين النصائح مثل الحد من التعرض للحرارة أو عدم استنفاد البطارية تمامًا ، دون شك ، هي تلك الموجودة في استخدام تهمة سريع الخاصة بك فقط عند الضرورة.

تصوير شعاعي للضرر

في الآونة الأخيرة ، تمكن باحثون من جامعة بوردو – التي تتراكم عددًا كبيرًا من الدراسات والنشر حول هذا الموضوع – في ولاية إنديانا بالولايات المتحدة من إنشاء خريطة للأضرار التي تراكمت بواسطة البطاريات نفسها داخليا ، سواء المجهرية أو العيانية وفي ظروف مختلفة.

نقطة انطلاقه هي أن البطارية ليست نظامًا كيميائيًا معزولًا يتم فيه إجراء الشحنات والتفريغات بطريقة مثالية. بدلا من ذلك ، فإن النظام لديه مكون ميكانيكي أيضًا مرتبط بالتيار أو الجهد الذي يتم شحن البطارية به. ويتعزز هذا التأثير من خلال أنظمة الشحن السريع ، حيث توجد تغييرات مفاجئة أكثر في درجات الحرارة وتيارات البطارية.

البطاريات تعاني على مستويات مختلفة ، وليس بشكل موحد

استفاد الفريق ، بقيادة يانغ يانغ ، من إشعاع السنكروترون في العديد من المنشآت في جميع أنحاء العالم – في أوروبا والصين والولايات المتحدة – وقد تمكن من إنشاء صور مجهرية للهيكل الداخلي لبطاريات الليثيوم أيون. وقد أخذت الدراسة في الاعتبار التفاعل الكمي للغاية بين المكونات في هذا النطاق المجهري للغاية وأنظمة التعلم الآلي قد استخدمت لتفسير البيانات.

الصور تظهر بوضوح كيف هذا الضرر للجزيئات الصغيرة التي تشكل بطاريات ليثيوم أيون انها غير متجانسة ، سواء من الناحية المكانية والزمانية وعلى مختلف المستويات. يتم توزيع الأحمال ودرجات الحرارة والتيارات بشكل غير متسق ، مما يفرض تسارع تدهورها.

يحدد التحليل ، الذي يتم إجراؤه أيضًا في ظروف التحميل السريع ، أيضًا أنماط الكسر لهذه الجزيئات الصغيرة ، ولكن لا يتم اختزالها أيضًا. إذا نظرت إلى الصور ، يتم ملاحظتها تراكمات الاستراحات الصغيرة في مناطق معينة. البعض ، معاقبة أكثر بكثير من غيرها – كما هو الحال في المنطقة القريبة من أنود والكاثود ، ودعا فاصل – ، مما يسرع تدهور وعدم استقرار البطارية بأكملها.

زاوية جديدة من التحسين ، ولكن اختيار

هذا يؤكد التأثير المحدد لأنظمة الشحن السريع على بطارية عامة ، ولكن من المحتمل أن تقوم الشركات المصنعة الرائدة التي تنفذ هذه الأنظمة بذلك دون زيادة المتانة. سيكون من الممكن ببساطة عن طريق تحسين بطريقة محدودة في جوانب أخرى.

مزيد من المقاومة تحميل سريع ، في دائرة الضوء الحالي

في المقابل ، قد تتخلى عن مكاسب صغيرة بالفعل في كثافة الطاقة أو غيرها من خصائص البطارية وتتجه نحو قدر أكبر من التسامح لشحن سريع. كما كيجي تشاو ، واحدة من الباحثين المؤلفين لل ورقة"من الصعب أن تتمتع البطارية بقدرة كبيرة وتكون مستقرة في نفس الوقت. زيادة قدرتها غالبًا ما يعني التضحية باستقرارها."

سيكون الدافع للصناعة وراء إنتاج المزيد والمزيد من البطاريات مع هذه التكنولوجيا واضحًا جدًا: سيكون من الأهمية بمكان في بعض التطبيقات إذا كانت السعة تفوق هامشيًا ، لكن من المفيد استرداد الكثير منها في دقائق معدودة.