無線充電如何可以搞砸手機電池

無線充電如何可以搞砸手機電池

研究人員表示,使用典型的鋰離子電池(LIB)可以非常方便地為手機充電,從而耗盡設備的使用壽命。

消費者和製造商已經加大了對這種方便的充電技術的興趣,稱為感應充電,放棄了插頭和電纜的擺弄,有利於將手機直接放在充電底座上。

充電站的標準化以及在許多新智能手機中包含感應充電線圈已導致該技術的迅速普及。 在2017中,15汽車模型宣佈在車輛中包含控制台,用於感應充電消費電子設備,例如智能手機 - 並且在更大規模上,許多人正在考慮為電動車輛電池充電。

無線充電問題

感應充電使得電源能夠在不使用連接線的情況下在氣隙上傳輸能量,但是這種充電模式的主要問題之一是它可以產生的不需要的和潛在的破壞性熱量。

在任何感應充電系統中都有幾個發熱源 - 在充電器和充電器件中。 設備和充電底座緊密接觸的事實使得這種額外的加熱更加嚴重。 簡單的熱傳導和對流可以將一個設備中產生的任何熱量傳遞給另一個設備。

在智能手機中,電源接收線圈靠近手機的後蓋(通常是不導電的),並且包裝限制需要將手機的電池和電力電子設備放置得非常接近,而且散熱產生的熱量有限。手機,或屏蔽手機充電產生的熱量。

已經充分證明,電池在高溫下儲存時會更快地老化,因此暴露在更高的溫度下會顯著影響電池在其使用壽命期間的健康狀態(SoH)。

經驗法則(或更技術上的Arrhenuis方程)是對於大多數化學反應,反應速率在每個10°C(18°F)溫度升高時加倍。 在電池中,可能發生的反應包括在電池電極上的鈍化膜(一種薄的惰性塗層,使表面處於非反應性下)的加速生長速率。 這通過細胞氧化還原反應發生,其不可逆地增加細胞的內阻,最終導致性能降低和失敗。 高於30°C(86°F)的鋰離子電池通常被認為處於高溫,使電池暴露於縮短使用壽命的風險。

電池製造商發布的指南還規定,其產品的上限工作溫度範圍不應超過50-60°C(122-140°F)範圍,以避免產生氣體和災難性故障。

這些事實促使研究人員進行實驗,比較正常電池充電和感應充電時的溫升。 然而,當消費者在充電基座上錯位手機時,研究人員對感應充電更感興趣。 為了補償電話和充電器的不良對準,感應充電系統通常增加發射器功率和/或調節其工作頻率,這導致進一步的效率損失並增加發熱。

這種未對準可能是非常常見的,因為電話中接收天線的實際位置對於使用電話的消費者來說並不總是直觀或明顯的。 因此,研究小組還對發射器和接收器線圈的故意錯位進行了電話充電測試。

比較充電方法

研究人員測試了所有三種充電方法(導線,對準感應和不對準感應),並隨著時間的推移同時進行充電和熱成像,以生成溫度圖,以幫助量化加熱效果。

在手機充電常規主電源的情況下,充電3小時內達到的最高平均溫度不超過27°C(80.6°F)。

相反,對於通過對準感應充電充電的電話,溫度在30.5°C(86.9°F)達到峰值,但在充電期的後半段逐漸降低。 這類似於未對準感應充電期間觀察到的最大平均溫度。

在未對準感應充電的情況下,峰值溫度具有相似的幅度(30.5°C(86.9°F))但是該溫度更快達到並且在該水平下持續更長時間(對於正確對準的充電,125分鐘對比55分鐘) 。

無論充電模式如何,手機的右邊緣顯示出比手機其他區域更高的溫度增加率,並且在整個充電過程中保持更高的水平。 手機的CT掃描顯示該熱點位於主板所在的位置。

同樣值得注意的是,在電話未對準(11瓦)的測試中,充電基座的最大輸入功率大於對齊良好的電話(i瓦)。 這是由於充電系統在未對準下增加發射機功率以便維持設備的目標輸入功率。

在未對準時充電時充電基座的最大平均溫度達到35.3°C(95.54°F),比手機對準時檢測到的溫度高兩度,達到33°C(91.4°F)。 這是系統效率惡化的症狀,由於電力電子器件損耗和渦流而產生額外的熱量。

研究人員指出,未來的感應充電設計方法可以減少這些傳輸損耗,從而通過使用超薄線圈,更高頻率和優化的驅動電子設備來減少加熱,從而提供緊湊,高效且可集成到移動設備中的充電器和接收器變化最小的設備或電池。

總之,研究小組發現,感應充電雖然方便,但可能會導致手機電池壽命縮短。 對於許多用戶而言,這種降級對於充電方便而言可能是可接受的價格,但對於那些希望通過手機維持最長壽命的人來說,仍然建議使用電纜充電。

資源: 華威大學

enafarZH-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

關注InnerSelf

Facebook的圖標Twitter的圖標RSS圖標

通過電子郵件獲取最新信息

{emailcloak = OFF}