За последние два десятилетия смартфоны заменили фотоаппараты, музыкальные плееры, навигаторы, банковские карты и десятки других устройств. Производительность мобильных процессоров выросла во много раз, экраны стали ярче, а камеры научились снимать видео в формате 4K. Однако одна характеристика изменилась гораздо меньше — время автономной работы.
Дело не в том, что аккумуляторы вообще не совершенствуются. Просто одновременно с увеличением их ёмкости смартфоны оснащаются всё более мощным оборудованием и новыми функциями, которые потребляют дополнительную энергию.
Специалист по аккумуляторным технологиям Селина Миколайчак, ранее работавшая с аккумуляторами в Tesla, Panasonic и других компаниях, объясняет эту ситуацию постоянным ростом энергетических потребностей электроники. Современный смартфон выполняет задачи, которые ещё два десятилетия назад требовали отдельного компьютера, поэтому улучшение батарей частично «съедается» новыми возможностями устройств.
Китайские смартфоны уже перешли на новые аккумуляторы
Одним из самых заметных изменений последних лет стало распространение кремний-углеродных аккумуляторов. Их главное преимущество заключается в увеличении количества энергии, которое можно разместить в батарее того же физического размера.
В традиционных литий-ионных элементах анод в основном изготавливается из графита. Добавление кремния позволяет хранить больше ионов лития, а значит — повышать энергетическую плотность без необходимости значительно увеличивать толщину смартфона.
Результаты уже хорошо заметны на серийных устройствах.
Например, OnePlus 15 оснащен кремний-углеродным аккумулятором емкостью 7300 мА·ч. Производитель заявляет о времени воспроизведения видео до 31 часа, а полная зарядка мощностью 120 Вт занимает примерно 39 минут.
Новая технология оказалась особенно полезной для складных смартфонов, где свободного места внутри корпуса ещё меньше. В HONOR Magic V5 используется батарея с долей кремния до 15%, что позволило установить аккумулятор емкостью 5820 мА·ч в корпусе толщиной всего 8,8 мм в сложенном состоянии.
В новейшей модели HONOR Magic V6 доля кремния уже достигает 25 %, а плотность энергии — до 921 Вт·ч/л. Благодаря этому производитель смог разместить в тонком складном корпусе аккумулятор емкостью 6660 мА·ч.
Подобный подход использует OPPO. Батарея Find N5 имеет ёмкость 5600 мА·ч и толщину всего 2,1 мм. Компания объясняет такой результат использованием кремний-углеродного анода с содержанием кремния около 10 процентов.
Почему все производители не перешли на них сразу
У кремния есть и недостаток: при зарядке он значительно сильнее изменяет свой объём, чем графит. Это создаёт дополнительную механическую нагрузку внутри элемента и затрудняет обеспечение стабильной работы в течение сотен циклов.
Именно поэтому производители не просто заменяют графит чистым кремнием, а используют сложные композитные материалы и постепенно увеличивают их долю.
Крупные производители смартфонов также очень осторожно относятся к изменению химического состава аккумуляторов из-за требований к безопасности, долговечности и огромных объемов производства. Технология, которая хорошо работает в нескольких миллионах устройств, должна оставаться стабильной, когда речь идет уже о десятках или сотнях миллионов смартфонов.
Поэтому кремний-углеродные батареи сегодня наиболее активно используют китайские бренды, в то время как часть крупнейших мировых производителей переходит на новую технологию значительно медленнее.
А пока лучше не держать заряд батареи постоянно на уровне 100%
Даже без нового смартфона пользователь может несколько замедлить износ аккумулятора.
Самым большим врагом литий-ионной батареи являются высокая температура и длительное пребывание в состоянии очень высокого уровня заряда. Исследования коммерческих литий-ионных элементов показывают, что работа в высоком диапазоне State of Charge ускоряет деградацию по сравнению с использованием более низких уровней заряда.
Отдельные эксперименты также показали, что зарядка только до примерно 80 % может быть более благоприятной для срока службы элемента, чем длительное нахождение на максимальном напряжении.
Именно поэтому современные iPhone, Samsung Galaxy и смартфоны других брендов оснащаются функциями ограничения зарядки или адаптивной зарядки.
Это не означает, что батарею категорически нельзя заряжать до 100 %. Если впереди долгая поездка, полный заряд вполне логичен. Но при ежедневном доступе к зарядному устройству ограничение примерно до 80–90% может снизить нагрузку на аккумулятор в долгосрочной перспективе.
Также важно следить за нагревом. Именно сочетание высокого уровня заряда и повышенной температуры особенно вредно для литий-ионных батарей.
Поэтому ближайший значительный скачок в автономности смартфонов, судя по всему, произойдет не благодаря какому-то одному революционному изобретению. Кремний-углеродные элементы уже позволяют устанавливать аккумуляторы емкостью 6000–7000 мА·ч в корпуса, в которые еще несколько лет назад помещалось около 5000 мА·ч. И если эта технология станет стандартом во всех ценовых сегментах, привычка ставить телефон на зарядку каждую ночь, наконец, может начать исчезать.
