شحن البطارية وتفريغها: كيف تعمل البطارية؟

عندما يتعلق الأمر بمعدات الشحن مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، يبدو أن لكل شخص عادات غريبة. على سبيل المثال ، يترك الأشخاص بطارية الجهاز الجديد الخاص بهم يتم تفريغها تمامًا قبل استخدامها أو إزالة القابس على الفور من المقبس عندما تكون البطارية ممتلئة. ولكن ما هي أفضل طريقة للتعامل مع بطاريتك؟ نكتشف ذلك من خلال وجود خبراء يشرحون كيفية عمل البطاريات.

تعتبر البطاريات ، المعروفة أيضًا باسم البطاريات ، من أهم أجزاء الإلكترونيات. بعد كل شيء ، لن يعمل الهاتف أو الكمبيوتر المحمول أو القارئ الإلكتروني الباهظ الثمن الخاص بك بدون بطارية. ومع ذلك ، فإن قلة من الناس يعرفون كيف تعمل البطارية وهناك العديد من الأساطير على الإنترنت حول شحن البطاريات وتفريغها. حان الوقت للحصول على بعض الوضوح. في هذه المقالة ، نركز على بطاريات الليثيوم أيون ، وهي نوع البطارية الأكثر استخدامًا في الإلكترونيات الاستهلاكية.

شحن بطارية جديدة

عندما تخرج أداتك الجديدة من العلبة ، سترغب في إعدادها واستخدامها على الفور. لكن انتظر: تقول على الإنترنت أنه يجب عليك أولاً شحن البطارية وعندها فقط يمكنك البدء في استخدام الجهاز. هل هذا صحيح؟ لا ، كما يقول البروفيسور بيتر نوتن ، أستاذ مواد وأجهزة الطاقة في جامعة أيندهوفن للتكنولوجيا. "لقد تم بالفعل شحن بطارية ليثيوم أيون وتفريغها عدة مرات في المصنع ، بهدف الانطلاق في بداية جيدة. لا يؤثر شحن البطارية أولاً أو لا ، على حد علمي ، على عمر البطارية ".

دكتور. يوافق مارنيكس واجيماكر ، الأستاذ وباحث البطاريات في جامعة دلفت للتكنولوجيا. "مع بطاريات الليثيوم أيون ، هذا لا يحدث فرقًا."

هذا يحدث فرقًا ، بحيث يمكنك استخدام الإلكترونيات الجديدة تمامًا على الفور في المرة الأولى. ما لم تكن البطارية فارغة (تقريبًا) بالطبع.

يمكن أن تكون أجهزة الشحن الرخيصة خطيرة

هناك فرصة جيدة ألا تقوم فقط بشحن هاتفك وجهازك اللوحي والأدوات الأخرى بالكابل الأصلي والمقبس ، ولكن أيضًا باستخدام الملحقات غير الأصلية من ، على سبيل المثال ، متجر التخفيضات أو متجر ويب صيني. من المسلم به أن أجهزة الشحن التي لا تحمل علامة تجارية من هذه المتاجر أرخص بكثير ، ولكن هذا السعر المنخفض يجب أن يأتي من مكان ما. غالبًا ما تكون الأجزاء المستخدمة في الكابلات والمقابس الرخيصة أقل جودة وأحيانًا تكون خطيرة. لذلك يصف البروفيسور نوتن استخدام الملحقات الرخيصة وغير الأصلية بأنه "غير حكيم".

"يجب ضبط الشاحن تمامًا على البطارية ، الاتصال بين الاثنين مهم للغاية. تحدد دقة الشاحن إلى حد كبير مدى تقدم عمر البطارية ". في حالة ما يسمى بعدم التوافق بين الشاحن والبطارية ، وفقًا لـ Notten ، يمكن أن تحدث "أشياء غريبة" ، مثل ماس كهربائي.

ويضيف Wagemaker: "لقد تم التفكير بعناية في الشاحن الذي يأتي مع المنتج حول مقدار الجهد الكهربائي الذي يمكن أن يزود البطارية ، على سبيل المثال 4.2 فولت. إذا كنت تستخدم شاحنًا آخر بحد أقصى ، على سبيل المثال ، 4.4 فولت ، فسيتم شحن البطارية بإمكانية عالية جدًا. إذا كان مرتفعًا بعض الشيء ، فهو سيء بشكل أساسي لعمر البطارية ، ولكن الاختلاف الكبير جدًا يمكن أن يكون خطيرًا حقًا ".

USB-C

كن حذرًا جدًا مع الأجهزة التي بها اتصال USB-C ، لأن USB-C يدعم الفولتية الأعلى من micro-USB 2.0 المعروف. يوجد المزيد والمزيد من الأجهزة الإلكترونية التي تحتوي على منفذ USB-c وعلى الرغم من وجود وصف واضح لمعيار USB-c ، لا تلتزم جميع الشركات المصنعة بذلك. على سبيل المثال ، كبلات USB-c لهواتف OnePlus 2 و 3 لا تفي بالمعايير القياسية ولا تزال العلامات التجارية للملحقات المشكوك فيها تنتج الكابلات والمقابس (الأرخص) التي تتمتع بإنتاج أقصى أعلى مما هو مرغوب فيه. هذا أمر خطير لأنه يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة البطارية والتي بدورها يمكن أن تشتعل فيها النيران أو تنفجر. قبل شراء منتج USB-C ، تحقق بعناية مما إذا كان الحد الأقصى للإخراج بالفولت والأمبير يتوافق مع ملحقات المنتج الأصلية. أو قم بشراء كابل أو قابس أصلي ، فأنت على يقين من أنك في المكان الصحيح.

تهمة بين عشية وضحاها

يقول البروفيسور نوتن: "من حيث المبدأ ، هذا ممكن". تستخدم بطاريات الليثيوم أيون وضع الشحن CCCV المعروف جيدًا حيث يتم شحن النصف الأول من البطارية بسرعة والنصف الثاني بشكل أبطأ لتجنب المواقف الخطرة. ولكن في حالة ترك البطارية على الشاحن لفترة طويلة ، على سبيل المثال بين عشية وضحاها ، تحدث تفاعلات جانبية صغيرة تقلل من عمر البطارية ". لا تلاحظ التأثير بعد بضعة أشهر ، فهو يستغرق وقتًا أطول.

يصفه Wagemaker أيضًا بأنه آمن بدرجة كافية لتعليق المعدات على الشاحن ليلاً ، بشرط أن تستخدم الملحقات الأصلية. "إذا كان الشاحن جيدًا ، فهو يعلم أن البطارية مشحونة وتتوقف. لم يعد هناك أي تيار يتدفق من خلاله ، لذلك لا يوجد خطر ". ومع ذلك ، فإن الأستاذ لا يشحن معداته ليلاً ، فقط ليكون في الجانب الآمن.

لدى الخبراء نصيحة أخرى عاجلة لأولئك الذين يشحنون هواتفهم تحت الوسادة ليلاً: توقف على الفور! Notten: "يجب أن تكون محظورة ، لأن البطارية لا يمكن أن تفقد حرارتها تحت الوسادة. ويجب ألا تسخن البطارية أكثر من اللازم ، لأن ارتفاع درجة الحرارة يمكن أن يؤدي إلى جميع أنواع الأشياء الغريبة مثل الدوائر القصيرة ". تحذر الشركات المصنعة مثل Apple أيضًا من ارتفاع درجة حرارة البطارية. يقول صانع iPhone على موقعه على الإنترنت إن بطارية الليثيوم في iPhone يمكن أن تتضرر بسبب درجات الحرارة المرتفعة. لذلك تنصح Apple العملاء بإزالة أي حالة من أجهزتهم إذا أصبح الجهاز ساخنًا جدًا أثناء الشحن.

أفضل درجة حرارة لشحن البطارية هي درجة حرارة الغرفة. وفقًا للبروفيسور نوتن ، فإن شحن الهاتف أو الكمبيوتر المحمول أو الكمبيوتر اللوحي في الشمس الساطعة ليس جيدًا على الإطلاق للبطارية لأن التفاعلات الجانبية السلبية للشحن تكون أسرع في درجات الحرارة المرتفعة.

معايرة البطارية

إذا كان عمر بطارية جهازك (فجأة) مخيبًا للآمال ولم يكن لديك تفسير لذلك ، فيمكنك معايرة البطارية لنوع من إعادة التعيين. على سبيل المثال ، أوصت Nintendo بهذه الطريقة في العام الماضي عندما كانت وحدة التحكم في ألعاب Switch تعاني من مشكلة في البطارية.

يشير البروفيسور نوتن إلى أن هذه الطريقة تعمل مع البطاريات التي تم استخدامها في الماضي ، لكنه لا يعتقد أنها تلعب دورًا مهمًا في بطاريات الليثيوم الحالية الموجودة في الأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، من بين أشياء أخرى.

تستنزف البطارية بشكل أسرع عندما يكون الجو باردًا

عند درجة حرارة منخفضة ، ينخفض ​​جهد البطارية وكلما كانت البرودة ، تزداد سرعة. البروفيسور نوتن: "عندما تصل البطارية إلى الحد الأدنى للجهد ، تتوقف. وكذلك الجهاز. قد يبدو فارغًا ، لكنه ليس كذلك. إذا قمت بتسخينه في الداخل لدرجة حرارة الغرفة ، فسوف يعمل مرة أخرى. " ويدعم استدلاله زميله الأستاذ واغيماكر. لذلك فإن النصيحة هي الحفاظ على أداتك دافئة في الشتاء عن طريق وضعها في حقيبتك أو جيب سترتك.

شواحن سريعة وشواحن لاسلكية؟

وفقًا لـ Wagemaker من TU Delft ، من الواضح لماذا تكون أجهزة الشحن السريعة أسوأ بالنسبة للبطارية من الشحن البطيء. "مع الشحن السريع ، يتم دفع التيار باستمرار إلى البطارية بجهد أعلى ، غالبًا بالقدر الذي تسمح به البطارية. هذا رائع ، لأن البطارية تشحن بسرعة ، ولكن إذا كنت تستخدم دائمًا شاحنًا سريعًا ، فأنت دائمًا تشحن في حدود البطارية. يؤدي هذا إلى تسريع تقادم عمر البطارية ، وبالتالي يكون له تأثير سلبي على عمرها ".

من حيث المبدأ ، لا يختلف هذا عن أجهزة الشحن اللاسلكية ذات الجهد الأقصى العالي ، كما يقول Notten. يعد الشحن اللاسلكي للبطارية تقنية شائعة بشكل خاص في الهواتف الذكية (الأكثر تكلفة). يعمل الشحن على النحو التالي تقريبًا: تقوم بتوصيل محطة الشحن بالمقبس ووضع هاتفك الذكي على المحطة ، وبعد ذلك يقوم الهاتف بتحويل الطاقة المغناطيسية إلى جهد لشحن البطارية.

أفاد صحفي أمريكي مؤخرًا استنادًا إلى بحثه الخاص أن البطارية تقوم بدورات أكثر مع الشحن اللاسلكي مقارنة بالشحن السلكي ، وبالتالي تقادم أسرع. أبلغ العديد من الخبراء مؤخرًا Nu.nl أن هذا الادعاء غير محتمل. يوضح أحدهم أن البطارية تتعامل مع الطاقة المستلمة بنفس طريقة استخدام الشاحن السلكي. بالإضافة إلى ذلك ، لمنع تلف البطارية ومكونات الهاتف الأخرى ، يتطلب معيار الشحن اللاسلكي (Qi) الأكثر استخدامًا من الشركات المصنعة بناء درع حول ملف الهاتف الذكي.

تحميل يصل إلى 100 في المئة؟

تعطي البطارية المشحونة بالكامل إحساسًا معينًا ، لكن شحن البطارية بنسبة مائة بالمائة يعد أمرًا سيئًا طوال العمر. يوضح البروفيسور نوتن من جامعة أيندهوفن للتكنولوجيا أن "الأمر كله يتعلق بأقصى قدر من التوتر". "هذا الجهد يؤثر على عمر البطارية. لذلك ، ابق بعيدًا عن الجزء العلوي والسفلي من عملية الشحن والتفريغ. وفقًا لـ Notten ، من الأفضل شحن بطارية الليثيوم أيون في جهازك إلى ثمانين أو تسعين بالمائة وعدم تركها تنخفض إلى أقل من عشرين بالمائة.

"إنه أفضل من استنزاف البطارية تمامًا." تؤكد جامعة البطارية الأمريكية ، وهي واحدة من أشهر الشركات التي تختبر البطاريات ، على ذلك ، كما يفعل مصنعو الهواتف الذكية مثل Samsung.

يوافق البروفيسور Wagemaker من TU Delft على أن عمر البطارية يكون أفضل إذا تم الحفاظ على السعة بين عشرين وثمانين بالمائة. ويؤكد منطق Notten: "إذا أمكن ، تجنب نهاية الشحن والشحن من الصفر ، أي بطارية فارغة. عندما تفكر في العمر الافتراضي ، فأنت لا تستخدم السعة الكاملة للبطارية - ولكنك بعد ذلك تتخلى عن بعض الطاقة ".

لذا يجب أيضًا شحن البطارية التي لا تمتلئ تمامًا على الإطلاق بشكل أسرع. ليس مثاليًا ، ولكن الشحن في كثير من الأحيان أفضل لعمر البطارية ، كما تقول شركة اختبار البطارية Battery University والبروفيسور Notten.

عمر بطارية ليثيوم أيون

الجهاز الذي يحتوي على بطارية ينفد دائمًا. تحتوي العديد من الأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية على بطارية ليثيوم أيون مسطحة ، ويعد Wagemaker هو أول من يشرح ذلك. يشغل هذا النوع من البطاريات مساحة أقل من بطارية الليثيوم أيون الأسطوانية ، ولكن لها أيضًا عمرًا أقصر. نظرًا لأن أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، على سبيل المثال ، أصبحت أرق ، فإنها تتحول أيضًا في كثير من الأحيان من شكل أسطوانة إلى بطارية فارغة. يختلف طول عمر البطارية باختلاف البطارية وبالتالي لكل جهاز. في كل مرة يتم فيها شحن البطارية بالكامل ، يتم احتسابها كدورة. تدوم بطارية الليثيوم أيون المسطحة في المتوسط ​​بين خمسمائة وسبعمائة دورة.

وفقًا لـ Wagemaker ، فإن أولئك الذين يستخدمون بطاريتهم اقتصاديًا عن طريق شحنها ببطء والاحتفاظ بها بين عشرين وثمانين في المائة يمكن أن تستمر لفترة أطول بشكل ملحوظ. "إذا فعلنا شيئًا كهذا في المختبر ، فإننا نحصل على دورات أكثر بشكل ملحوظ ، أي شحنات من البطارية. لاحظت ذلك خاصة بعد السبعمائة ".

Samsung Galaxy Note 7 سيئ السمعة

من وقت لآخر ، تظهر تقارير عن أجهزة الشحن والكابلات والمنتجات الخطرة. ربما يكون Samsung Galaxy Note 7 هو الأكثر شهرة في السنوات الأخيرة. تم إطلاق الجهاز في أغسطس 2016 ، وفي غضون أسابيع قليلة ، وردت تقارير تفيد بأن الجهاز يمثل خطر الحريق. اشتعلت النيران في هواتف عدد من المستهلكين أو حتى انفجرت. لذلك بدأت Samsung في الاستدعاء في بداية شهر سبتمبر ، وبعد ذلك بوقت قصير توصلت إلى طرازات Note 7 جديدة تحتوي على بطارية آمنة. عندما اشتعلت النيران في هذه النسخ الجديدة تلقائيًا في بعض الحالات ، تقرر استدعاء Galaxy Note 7 في جميع أنحاء العالم. أعادت المتاجر نماذج غير مباعة إلى الشركة المصنعة وتم إرسال صندوق مقاوم للحريق لملايين العملاء لإعادة الجهاز. كلف الفشل الذريع سامسونج أكثر من عشرة مليارات دولار وأضر بسمعة العلامة التجارية. استنتجت شركة Samsung لاحقًا من بحثها الخاص أن أخطاء الإنتاج قد تسللت إلى البطارية ، مما جعل بعض الوحدات كبيرة جدًا وصغيرة جدًا ومُحمومة أثناء الاستخدام.