Вредит ли быстрая зарядка аккумулятору вашего смартфона?

Краткий ответ: Нет не вредит, ниже вы найдете детальное объяснение почему.

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо рассмотреть 3 фактора:

⚠️ Первый фактор: Химия батареи и её ограничения.

• В смартфонах чаще всего применяются Li-Ion и Li-Pol батареи, которые очень похожи друг на друга с точки зрения их устройства и химических процессов, хотя Li-Pol батареи могут иметь незначительно более высокое напряжение (до 4.35V). Часто эти оба типа аккумуляторов называют общим термином - литиевые батареи. Существуют еще LiFePo4 батареи, также относящиеся к литиевым, но они имеют иное напряжение (3.65V макс.), меньшую плотность энергии и по этой причине для смартфонов пока не применяются.

• Долгое время для Li-Ion батарей существовало правило, что ток заряда/разряда не должен превышать 0.5-1C, т.е. силой тока 0.5-1A на 1000mAh емкости. Со временем химия батарей изменилась, используются иные электролиты и материалы электродов, что позволило некоторым производителям создать высокотоковые батареи, способные без ущерба выдерживать ток до 6C (OPPO), 8-12C (Infinix) и даже до 15C (Xiaomi, Vivo) на ячейку.

⚠️ Второй фактор: температура.

• Температура является, пожалуй, основным фактором, влияющим на долголетие и стабильную работу батарей. Температура образуется:

  • в самой батарее во время её заряда и зависит от её химии и совершенства технологии изготовления батареи (см. первый фактор)

  • в контроллере заряда во время преобразования напряжения поступающего от зарядного устройства до уровня напряжения батареи​

  • в компонентах смартфона во время их работы (процессор, память и т.д.).

• Отвод температуры (охлаждение) является важной инженерной задачей и часто металлический корпус смартфона выступает в роли радиатора.

• Контролировать температуру внутренних компонентов и особенно батареи очень важно, поэтому всегда устанавливаются сенсоры температуры на батарею и, в случае превышения заданного температурного порога, зарядный ток уменьшается либо прекращается вовсе, а в особо критичных случаях выключается смартфон.

⚠️ Третий фактор: технология/протокол заряда аккумулятора.

• Существует множество различных протоколов заряда аккумуляторов, которые появлялись и развивались следом за развитием технологий изготовления батарей и контроллеров заряда. Первые протоколы, такие как DCP, QC2.0, PD предоставляют ток фиксированного напряжения от зарядного устройства в заряжаемое. Каким будет это напряжение и с какой силой тока будет происходить заряд (в рамках доступных фиксированных вариантов, предлагаемых зарядным адаптером) определяет контроллер заряда смартфона. Например, 5V1.5A или 9V3A.

• Со временем появились более эффективные протоколы быстрой зарядки, например такие как PPS (используется смартфонами Samsung, Google Pixel) и подобные ему (QC3, QC4, QC5, UFCS), а также проприетарные (Samsung SFC, OPPO VOOC/SuperVOOC, Xiaomi HyperCharge). Данные протоколы выгодно отличаются от предыдущих тем, что позволяют гибко изменять напряжение и ток в рамках разрешенного диапазона, например 3.3-21V-5A и передавать напрямую в аккумулятор электрический ток нужного напряжения и силы без его преобразования, что значительно снижает общий нагрев устройства (потери на преобразование напряжения могут составлять до 10%, что приводит к заметному нагреву смартфона, включая его батарею). Применение таких протоколов быстрой зарядки позволяет значительно поднять мощность заряда, сохранив при этом приемлемую температуру аккумулятора во время процесса заряда.

• Заряд батареи происходит по схеме CC/CV, т.е., в начале цикла разряженная батарея заряжается максимально высокой силой тока, допустимым для батареи (с постоянным контролем температуры), а по достижению максимально разрешенного для конкретной батареи напряжения (например, 4.2V) фиксируется напряжение, а сила тока постепенно снижается. В конце цикла заряда сила тока заряда падает практически полностью и поддерживается постоянный уровень напряжения, очень малым током.

• Важно отметить, что протокол заряда определяется во время установки соединения между зарядным адаптером и заряжаемым устройством. При этом не только зарядный адаптер и смартфон должны поддерживать нужный протокол (и его версию), но и в некоторых случаях кабель должен позволять это делать. Например, для максимального заряда топовых устройств Samsung требуется USB-C - USB-C кабель e-marker чипом и рейтингом 100W или 240W т.к. ток может достигать 5A, при этом обычный USB-C - USB-C кабель без e-marker чипа (60W) разрешает ток только силой 3A, что не позволяет полностью реализовать потенциал быстрой зарядки смартфона.

ℹ️ Выводы:

• Использование протоколов заряда, использующих прямой заряд батареи без преобразования напряжения (PPS и ему подобные) является намного более эффективным, выделяющим наименьшее количество тепла во время заряда и наиболее предпочтительным с точки зрения продления срока службы аккумулятора способом заряда.

• Контроллер заряда батареи такой же важный компонент системы, как и сама батарея и отвечает за её сохранность. Контроллер выбирает наилучший из доступных протоколов заряда, подбирает оптимальный ток заряда исходя из уровня заряда батареи, а также учитывает характеристики и ограничения батареи, допустимый диапазон рабочих температур, что в итоге обеспечивает приемлемый результат даже в работе с более простыми и старыми протоколами быстрой зарядки.​