Дмитрий Заруцкий
Carpe diem, quam minimum credula postero!

Вредит ли аккумулятору быстрая зарядка

© CNET
© CNET

Технологии быстрой зарядки аккумулятора еще несколько лет назад были прерогативой флагманов, но сейчас добрались даже до бюджетных устройств. Возможность за полчаса получить заряд, достаточный для дня работы, или полностью пополнить его за час-другой — это хорошо. Но многих до сих пор интересует, убивает ли быстрая зарядка аккумулятор, или она безвредна.

Корни опасений о вреде быстрой зарядки лежат в самой технологии литиевых аккумуляторов. Они весьма чувствительны к токам заряда и разряда, поэтому ресурс батареи зависит от них напрямую. Слишком быстрое пополнение заряда и разрядка способны вывести ее из строя раньше срока. Но «слишком быстрое» — это всего лишь слова, а у батарей есть вполне конкретные параметры допустимых нагрузок.

Что вредит аккумулятору больше всего

Чтобы выяснить, вредит ли аккумулятору быстрая зарядка, нужно для начала разобраться с главными факторами, способствующими его износу. Это высокие токи заряда и разряда, перегрев, перезаряд и переразряд. От двух последних факторов, наиболее опасных (они могут убить батарею сразу), все современные аккумуляторы защищены встроенным контроллером. Он отключает любую нагрузку, как только напряжение упадет ниже допустимого (обычно это 2,8-3 вольта). Точно так же контроллер прекращает подачу тока извне при достижении максимума (4,1-4,2 вольта).

Плата контроллера батареи планшета © Freeelements.ru
Плата контроллера батареи планшета © Freeelements.ru

Следующим фактором (по убыванию опасности), который вредит батарее, является перегрев. Он приводит к ускоренной деградации ячейки. При превышении пределов допустимого нагрева она может вздуться из-за кипения электролита, а то и взорваться. Для защиты от этого предусмотрена функция отслеживания температуры, также поддерживаемая контроллером. Она не позволяет батарее перегреться до критических значений, но работает не столь надежно, как защита от перезаряда и переразряда.

Третий опасный фактор для батарей — высокие токи при заряде и разряде. Чем медленнее заряжать и разряжать аккумулятор, тем дольше он прослужит. Но всему есть предел, максимально допустимый ток заряда для литиевой ячейки напрямую зависит от уровня ее заряда. Чем больше электронов уже залито в «банку», тем тяжелее ее заполнить.

Можно провести аналогию со стадионом. Если люди будут входить по одному-двое, все будет нормально, но последние посетители окажутся на своих местах позже. Если же пустить толпу, не ограничивая ее, на заполнение потребуется меньше времени, но есть риск возникновения давки в проходах.

На первый взгляд кажется, что если от перезаряда, переразряда и критического перегрева батарея защищена контроллером, то быстрая зарядка, наоборот, вредит аккумулятору, так как ее цель — повышение токов заряда, увеличение плотности потока электронов. Но на практике все не так просто.

Почему быстрая зарядка не вредит аккумулятору

Технология быстрой зарядки — это гораздо сложнее, чем просто подать на литиевую ячейку большой ток, чтобы поскорее ее зарядить. И смартфон (планшет, ноутбук), и блок питания содержат специальные контроллеры, обменивающиеся данными между собой в процессе работы. Они отслеживают состояние батареи, уровень заряда, температуру, нагрузку. Зная эти параметры, быстрая зарядка подбирает оптимальный режим работы, чтобы не навредить аккумулятору.

© Qualcomm
© Qualcomm

Как уже говорилось выше, предельно допустимый ток напрямую зависит от уровня заряда. Пока ячейка разряжена, она спокойно переносит даже значение тока 1C (то есть равное емкости, например, 4А для 4000 мАч). Быстрая зарядка пользуется этим, заливая первые проценты на максимально допустимой скорости. Это можно делать примерно до 50%, то есть за полчаса в аккумулятор на 4000 мАч можно залить до 2000 мАч энергии.

По мере пополнения заряда контроллер снижает подаваемый ток, чтобы оставаться в допустимых пределах. Постепенно он уменьшается до 0,75C, 0,5C, 0,2C, и так, пока не достигнет минимума. Последние примерно 10% заливаются уже медленно, на токе порядка 0,1C. Именно поэтому до 50% смартфон заряжается за полчаса, до 100% он зарядится не за час, а за полтора-два.

График заряда аккумулятора: синяя линия — емкость, оранжевая — подаваемая на батарею мощность © AnandTech
График заряда аккумулятора: синяя линия — емкость, оранжевая — подаваемая на батарею мощность © AnandTech

Если вернуться к примеру со стадионом, то выглядит это так: пока сектор пуст, и люди могут свободно проходить на свои места, стюарды (контроллер заряда батареи) не ограничивают проход. Но как только на трибунах набирается какое-то количество народу, следующим посетителям пробираться на места уже сложнее — стюарды постепенно ограничивают пропуск новых болельщиков.

Некоторые производители (например, Oppo, Vivo, OnePlus, Apple) зашли еще дальше и используют многоячеечные сборки аккумуляторов, включенных параллельно. Ток, заливаемый ЗУ в такую батарею, равномерно распределяется между ячейками. В итоге две «банки», суммарной емкостью 4000 мАч, при подаче тока 4А получают только по 2А каждая. А чем меньше ток, тем ниже потери на сопротивление, выше КПД зарядки, ниже нагрев, который и вредит аккумулятору.

Батарея iPhone X состоит из двух ячеек © iDownloadBlog
Батарея iPhone X состоит из двух ячеек © iDownloadBlog

Благодаря продуманным алгоритмам сама по себе быстрая зарядка не вредит аккумулятору. Некоторые пользователи могут возразить: «А вот у меня, дескать, от быстрой зарядки батарея за год сдохла». Но это не совсем так, на самом деле причиной износа является не быстрая зарядка, а изменение сценария эксплуатации устройства, вызванное ее наличием.

Зная, что смартфон изначально не очень хорошо держит заряд, человек экономит его, не нагружает сверх необходимого. При наличии быстрой зарядки все меняется. Помня, что при необходимости всегда можно за полчаса зарядиться с нуля до 50%, человек начинает активнее нагружать смартфон, из-за чего чаще разряжает и заряжает его.

Ресурс батареи ограничен примерно 500-1000 циклами (дальше — стремительная потеря емкости), и при новом сценарии эти циклы расходуются быстрее. Вот и получается в итоге, что естественная деградация аккумулятора наступает быстрее. Но винят в этом не изменившийся в сторону большей активности сценарий использования, а технологию, которая сама по себе ни в чем не виновата. Вот так и возникают мифы о том, что быстрая зарядка убивает аккумулятор.