Der Akku ist ein integraler Bestandteil eines Mobiltelefons und gewährleistet dessen autonomen Betrieb. Wie oft Sie das Ladegerät verwenden müssen, hängt von der richtigen Verwendung des Akkus sowie von den Fähigkeiten Ihres Telefons ab.

Arten von Batterien

Es gibt drei Haupttypen von Batterien, die in Mobiltelefonen verwendet werden: Nickel-Cadmium, Lithium-Ionen und Lithium-Polymer. Tatsächlich gibt es noch mehr davon, aber die übrigen Arten haben sich nicht weit verbreitet, sodass wir sie nicht in den Rahmen dieses Artikels einbeziehen.

Früher erfreuten sich Nickel-Cadmium-Batterien großer Beliebtheit, heute werden sie aufgrund ihrer schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt und einer Reihe anderer Nachteile fast nicht mehr eingesetzt. Moderne Mobiltelefone verwenden sie nicht, es sei denn, Sie finden einen solchen Akku in einem sehr alten Modell. Ihre weite Verbreitung war einst auf ihre geringen Kosten zurückzuführen, ansonsten hatten sie jedoch eine Reihe negativer Eigenschaften: schnelle Selbstentladung, geringes Verhältnis von Kapazität zu physikalischer Größe und starke Erwärmung während des Betriebs. Nickel-Cadmium-Akkus verfügen über einen sogenannten „Memory-Effekt“, aufgrund dessen sie regelmäßig mehrere Zyklen hintereinander geladen und vollständig entladen werden müssen. Dieser Effekt macht sich bemerkbar, wenn sie mit dem Aufladen einer noch nicht vollständig entladenen Batterie beginnen. Dadurch verbleibt eine Ladung, die nicht genutzt werden kann, und dadurch verringert sich die Akkulaufzeit des Geräts. Im Durchschnitt benötigen Nickel-Cadmium-Batterien mehr als 1000 Lade-Entlade-Zyklen.

Lithium-Ionen-Akkus werden in modernen Mobilgeräten am häufigsten verwendet. Sie sind langlebiger und weniger umweltschädlich als Nickel-Cadmium und verfügen gleichzeitig über eine deutlich höhere Energiedichte: Trotz ihrer bescheidenen physikalischen Abmessungen verfügen sie über eine relativ hohe Kapazität. Sie haben keinen „Memory-Effekt“ und zeichnen sich durch eine geringe Selbstentladungsrate aus. Zu den Nachteilen dieses Batterietyps gehört die Alterung (auch wenn sie nicht bestimmungsgemäß verwendet werden), weshalb vom Kauf für eine spätere Verwendung abgeraten wird. Besser noch: Achten Sie beim Kauf eines neuen Lithium-Ionen-Akkus auf das Produktionsdatum. Dieser Batterietyp erfordert keine besondere Wartung, aber wenn er ordnungsgemäß gelagert (im geladenen Zustand) und unter Temperaturbedingungen betrieben wird, hält er viel länger. Im Durchschnitt halten Lithium-Ionen-Batterien typischerweise 500 bis 1000 Lade-Entlade-Zyklen.

Lithium-Polymer-Akkus stellen eine Verbesserung gegenüber Lithium-Ionen-Akkus dar, sind aber günstiger. Sie zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte, langsame Selbstentladung aus und sind noch umweltfreundlicher. Wie Lithium-Ionen-Batterien neigen sie dazu, mit der Zeit zu altern. Im Durchschnitt haben Lithium-Polymer-Akkus 500 bis 600 Lade-Entlade-Zyklen.

Merkmale des Batteriebetriebs

Die folgenden Gründe können die Lebensdauer der meisten Batterien verkürzen oder sie ganz unbrauchbar machen:

• Nichteinhaltung der Betriebsvorschriften (Unterkühlung, Überhitzung, Feuchtigkeitseintritt);
• physischer Schaden an der Kontaktgruppe;
• Öffnen Sie die Batterie selbst zu Hause.
• häufige Stürze und Schläge;
• Aufladen des Akkus bei eingeschaltetem Telefon;
• Ersetzen des Akkus bei eingeschaltetem Telefon;
• regelmäßiges Langzeitaufladen (mehr als einen Tag beim Einschalten);
• Langzeitlagerung ohne Verwendung.

Jeder der drei betrachteten Batterietypen verliert mit der Zeit an Kapazität und muss nach 2-3 Jahren Dauergebrauch ausgetauscht werden. Dies ist ein normaler Vorgang – es hat keinen Sinn, Hersteller für ein minderwertiges Produkt zu schelten, das oft viel weniger hält als das Mobiltelefon selbst. Im Falle eines Ersatzbedarfs sollten Sie auf teurere Markenbatterien statt auf billige Fälschungen zurückgreifen, da die Ersparnis in diesem Fall sehr zweifelhaft sein kann.

Sie sollten sich auch darüber im Klaren sein, dass die Akkulaufzeit Ihres Geräts erheblich vom Standort der Basisstationen des Mobilfunkanbieters beeinflusst werden kann. Je weiter die Station entfernt ist, desto mehr Energie wird zum Empfang des Signals benötigt und desto schneller muss die Batterie aufgeladen werden.

Auswahl eines Telefons je nach Akkukapazität

Heutzutage sind Telefone im Angebot, die mit Akkus mit einer Kapazität von 800 bis 1500 mAh ausgestattet sind. Es gibt Telefonmodelle mit Akkukapazitäten außerhalb dieses Bereichs, diese sind jedoch eher die Ausnahme von der Regel.

Beim Kauf eines Telefons und bei der vorläufigen Berechnung der Akkulaufzeit sollten Sie die Leistungsfähigkeit des Mobilgeräts als Ganzes richtig einschätzen. Tatsache ist, dass nicht jedes Telefon oder Smartphone mit einer Akkukapazität von 1300-1500 mAh wochenlang funktioniert, es kann auch genau das Gegenteil sein. Der Hersteller gibt in den Gerätespezifikationen meist nicht nur die Akkukapazität an, sondern auch die Akkulaufzeit bei Dauertelefonaten und im Standby-Modus. Im ersten Fall sind es normalerweise 5-8 Stunden, im zweiten Fall etwa zwei Wochen. Aber das sind trockene Zahlen für Extremfälle – wir verstehen tatsächlich, dass niemand stundenlang redet oder den ganzen Tag nur auf das Telefon schaut. Daher hängt die tatsächliche Betriebszeit des Telefons von seinen technischen Eigenschaften und der Akkukapazität ab und nicht von einem bestimmten Faktor.

Je einfacher das Telefon ist, desto länger kann es ohne Aufladen funktionieren. Der Hauptteil der „langlebigen“ Telefone sind typische All-in-One-Geräte, die über einen ganz gewöhnlichen Bildschirm mit einer Diagonale von bis zu 2 Zoll verfügen und nicht die ständige Nutzung drahtloser Kommunikation (Bluetooth, Wi-Fi, GPS-Module usw.) erfordern .). Die Akkukapazität der meisten dieser Geräte ist gering (bis zu 1000 mAh), aber das Fehlen energieintensiver Funktionen und Module bei mäßiger Belastung ermöglicht ein Aufladen etwa alle 5-7 Tage. Mit mäßiger Auslastung meinen wir tägliche Anrufe von 30-50 Minuten, 2-3 gesendete/empfangene Nachrichten, 1-2 mit der Kamera aufgenommene Bilder, etwa eine halbe Stunde Arbeit mit zusätzlichen Anwendungen (Browser, Organizer, Audioplayer).

Heutzutage erfreuen sich Mobiltelefone und Smartphones mit Touchscreen großer Beliebtheit. Sie sind modern und praktisch, können aber ohne Aufladen nicht lange arbeiten. Große Touchscreens (und meistens haben sie eine Diagonale von 3 bis 4 Zoll) sind sehr energieintensiv und die Hardwareplattform (wenn es sich um ein Smartphone handelt) stellt eine erhebliche Belastung dar. Darüber hinaus werden Touchphones am häufigsten zum Abrufen von E-Mails, zum Abrufen von Wegbeschreibungen, zum Übertragen von Daten und zum Anzeigen von Multimedia-Inhalten verwendet – all diese Funktionen „fressen“ zusätzlich einen erheblichen Teil der Akkukapazität. Der Betriebsplan für Smartphones mit Touchscreen sieht bis auf wenige Ausnahmen wie folgt aus: Tagsüber arbeiten, abends aufladen.

Mobiltelefone veralten sehr schnell (wahrscheinlich sogar schneller als Computer), und es stellt sich oft heraus, dass der Austausch eines alten Akkus in einem Telefon problematisch ist. Sie werden einfach nicht hergestellt und daher werden hochwertige Batterien nicht verkauft (chinesisches Kunsthandwerk in selbstgemachten Plastiktüten zählt nicht – es macht keinen Sinn, sie zu kaufen, sie halten normalerweise nicht lange ihre Ladung). Es ist eine Schande, ein einwandfreies Telefon wegzuwerfen, an das man sehr gewöhnt ist.

Wenn Sie ein wenig wissen, wie man einen Lötkolben in den Händen hält, können Sie dieses Problem einfach lösen. Dies ist möglich, weil der Energieträger in allen Handy-Akkus die gleiche Technologie hat – und zwar fast immer Li-Ion(Lithium-Ion) oder Li-Polymer(Lithium-Polymer-)Zelle mit einer Spannung von 3.6 — 3.7 Volt. Der einzige Unterschied besteht in den Abmessungen des Akkus, der Position und der Anzahl der Kontakte. Sie kaufen einen beliebigen (ich betone JEDEN) Akku von einem anderen modernen Telefon, der ungefähr die richtige Größe hat, und müssen dann nur noch den Energieträger von dort herausziehen und auf das Gehäuse des alten Akkus übertragen. Der Einfachheit halber bezeichne ich außerdem die Baugruppe aus Gehäuse, Controller und elektrischem Element als „Batterie“ oder „Batterie“ und das elektrische Element in der Batterie als „Energieträger“, „Element“ oder „Dose“. Der Akku wurde gegen ein Siemens ME45-Telefon ausgetauscht.

Der Prozess der Wiederherstellung einer alten Batterie besteht also aus mehreren einfachen Schritten:

Schritt 1. Öffnen Sie das Telefon, nehmen Sie den alten Akku heraus und ermitteln Sie dessen Typ und Kapazität. Bei meinem Siemens ME45 war es ein Li-Ion-Akku mit einer Kapazität von 840 mAh, einer Spannung von 3,7 Volt, siehe Foto.

Das Wichtigste ist, festzustellen Akku-Typ(Li-Ion oder Li-Polymer). Tatsache ist, dass der Lademodus und das Design des Batteriecontrollers (eine spezielle elektronische Schaltung, die für die korrekte Ladung sorgt) davon abhängen. Da Li-Polymer-Akkus Angst vor Überladung haben, würde ich Ihnen nicht empfehlen, das Li-Ion-Element in einem alten Akku durch Li-Polymer zu ersetzen.

Notiz. Hinsichtlich der Spannung sind Li-Ion und Li-Polymer nahezu gleich. Li-Polymer hat einen geringeren Innenwiderstand und eine höhere Energiekapazität als Li-Ion bei gleicher Größe und gleichem Gewicht, daher werden Li-Polymer-Batterien im Flugzeugmodellbau zum Antrieb von Kraftwerken verwendet. Der Nachteil von Li-Polymer besteht darin, dass es Angst vor Überladung hat (es schwillt an und kann explodieren). Lassen Sie einen geladenen Li-Polymer-Akku niemals unbeaufsichtigt und verwenden Sie zum Laden nur Ladegeräte, die speziell für Li-Polymer entwickelt wurden!

Schritt 2. Jetzt lohnt es sich, die alte Batterie zu zerlegen und sich mit dem Inhalt vertraut zu machen. Die Befüllung ist nicht sehr kompliziert – das Gehäuse enthält einen Controller (einen kleinen Schal) und einen Energieträger – ein schweres Rechteck mit zwei Kontakten. Die Kontakte des Controllers gehen nach außen und im Inneren ist ein Energieträger daran angeschlossen.

Das Controller-Board ist von unten sichtbar und die externen Batteriekontakte befinden sich im Hintergrund, auf diesem Foto unten links.

Der Energieträger ist angehoben, die Rückseite der Außenkontakte ist sichtbar, sowie der „-“-Bus (links, in der Mitte) und der „+“-Energieträger-Bus (rechts), am Controller angelötet .

Dies ist eine Draufsicht auf den Controller. Auf dieser Seite sind die Stromschienen des Elements angelötet (auf dem Foto ist es bereits abgedichtet). Großer achtbeiniger Chip 9926A ist ein Feldeffekttransistor, der als Schlüssel dient, und ein kleines, sechsbeiniges kleines Ding 521A höchstwahrscheinlich ein spezieller Chip (ich konnte seine Beschreibung nicht finden), der die Spannung des Elements misst und die Logik des Controllers bestimmt (steuert den Feldeffekttransistor und den Ladevorgang des Elements).

Ansicht der Controllerplatine von „unten“; auf dieser Seite sind Außenkontakte angelötet.

Schritt 3. Gehen Sie in den Laden, zeigen Sie dem Verkäufer Ihre alte Batterie und bitten Sie darum, dieselbe zu verkaufen. Der Verkäufer sagt natürlich, dass es leider keine solchen Batterien gibt. Dann bitten Sie ihn, alle Batteriemodelle anzuzeigen, die er hat, und das Modell auszuwählen, das zum Typ passt (wenn Ihre alte Batterie beispielsweise eine Li-Ion-Batterie war, müssen Sie auch nach einer Li-Ion-Batterie suchen) und eine hat Kapazität, die zu Ihnen passt (gemessen in Milliampere/Stunden). Je größer die Kapazität, desto besser. Mit Spannung ist alles einfacher, hier kann man nichts falsch machen – alle Batterien haben ein Gefäß mit einer Spannung von 3,6 .. 3,7 Volt im Inneren. Achten Sie auch auf die Qualität der Verpackung und die Entladezeit des Akkus; je frischer der Akku, desto besser – er hält länger. Wechseln Sie nur Li-Ion zu Li-Ion und Li-Polymer zu Li-Polymer!

Schritt 4. Zerlegen Sie die neue Batterie vorsichtig und trennen Sie das Element vom Controller. Versuchen Sie nach Möglichkeit, es abzulöten – dies erleichtert den Anschluss des Elements an den alten Controller. Ich konnte es nicht ablöten (die Verbindung war mit Masse gefüllt) und musste es einfach abreißen. Nach diesem Vorgang sollten zwei Kontakte aus dem Element herausragen – Plus und Minus, die verzinnt und dann mit dem alten Controller verlötet werden müssen. Aufmerksamkeit! Vertauschen Sie nicht die Polarität und schließen Sie die Elementkontakte beim Löten nicht versehentlich kurz.

Bei diesem Schritt stand ich vor einem kleinen Problem: Der positive Kontakt des Elements war aus Aluminium und weigerte sich schlichtweg, gewartet zu werden. Außerdem war es sehr empfindlich (im Wesentlichen dicke Folie) und konnte sich bei jeder unvorsichtigen Bewegung lösen. Ich musste herausfinden, wie ich einen zuverlässigen Kontakt für ihn herstellen konnte. Die alte Steckdose kam zur Rettung TAUCHEN Mikroschaltungen - 2 Kontakte davon waren für diesen Zweck gerade noch geeignet. Sie waren federnd und hatten eine gute Verbindung zum Elementkontakt, siehe Fotos.

Hier ist der Energieträger sichtbar, der Controller wurde bereits abgerissen. Links ist ein negativer Kontakt; wir haben es geschafft, ihn zu bestrahlen. Auf der rechten Seite befinden sich ein positiver Aluminiumkontakt und Kontakte aus der Buchse, vorbereitet für den Anschluss. Damit die Zelle in das Batteriegehäuse passt, musste ich sie an den Seiten leicht zusammendrücken. Dieser Vorgang muss sehr sorgfältig durchgeführt werden – Sie sollten unter keinen Umständen das Siegel des Akkus beschädigen (insbesondere bei Li-Polymer).

Die Buchsenkontakte werden auf den Elementkontakt montiert.

Dann habe ich die Kontakte mit einem dünnen verzinnten Kern aus dem MGTF-Draht gesichert und ihn aus Gründen der Zuverlässigkeit leicht verlötet, wobei ich versucht habe, so wenig Kolophonium wie möglich zu verwenden (damit es nicht zwischen den Kontakt des Elements und die Kontakte der Buchse gelangt).

Fast fertige Batterie. Damit das Element nicht im Batteriegehäuse baumelt, werden weiche blaue Abstandshalter (ich habe stoßdämpfende Unterlegscheiben von einer alten CD-ROM genommen) benötigt. Sie müssen nur noch den Deckel schließen und schon ist der Vorgang abgeschlossen. Den Deckel habe ich nicht geklebt, sondern einfach mit 2 Lagen Klebeband umwickelt.

„Alter Kerl“ mit neuer Batterie – alles bestens!

Das ist alles, was vom „Spender“ übrig bleibt – ein Etikett und ein kaputter Controller.

Artikel und Lifehacks

Inhalt:

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Von Jahr zu Jahr werden die Akkus in Smartphones immer fortschrittlicher: Ihre Kapazität steigt, Gewicht und Abmessungen nehmen ab und Nachteile verschwinden.

Vergessen Sie nicht die Umweltsicherheit, denn dieser Teil gilt als der „schmutzigste“ in modernen Geräten.

Mal sehen, welche Art von „Batterien“ heute in mobilen Geräten zu finden sind.

Haupttypen von Batterien

Im Laufe der Geschichte der Mobiltelefonentwicklung haben sie verwendet vier Arten von Batterien:

• Nickel-Cadmium;
• Nickel-Metall-Hybrid;
• Lithium-Ionen;
• Lithium-Polymer.

Bis heute sind die letzten beiden Typen als die technologisch fortschrittlichsten, effizientesten und „saubersten“ im Arsenal der Entwickler geblieben. Diese Batterietypen sind in den Beschreibungen der meisten Smartphones zu finden.

Diese Art der Stromversorgung stammt aus der Zeit vor dem Mobilfunk. Die ersten Proben sind seit Ende des 19. Jahrhunderts bekannt. Bis zum Ende des letzten Jahrhunderts unternahmen die Industriellen zahlreiche Versuche, ihre inhärenten Mängel zu beseitigen, und es gelang ihnen teilweise auch.

So oder so hatten die Entwickler der ersten Mobilgeräte einfach keine große Wahl. Basic Die Beschwerden lauteten wie folgt:

• die Verwendung giftiger, gesundheitsschädlicher Metalle im Design;
• unzureichende Batteriekapazität;
• begrenzte Anzahl von Lade-/Entladezyklen;
• geringe Technologie in der Produktion, was zu höheren Kosten führt;
• der sogenannte „Memory-Effekt“.

Letzteres lag daran, dass beim Laden eines unvollständig entladenen Akkus dessen Kapazität um einen bestimmten Betrag abnahm. Dies führte dazu, dass der Akku vor dem ersten Gebrauch mehrmals einen vollständigen Lade-Entlade-Zyklus durchlaufen musste.

Solche Netzteile hatten auch Vorteile – einen breiten Betriebstemperaturbereich. Es gab jedoch deutlich mehr Nachteile, und um diese zu beseitigen, wurde der folgende Batterietyp entwickelt.

Sie enthielten kein giftiges Cadmium, dessen bloße Erwähnung bei besonders leicht zu beeinflussenden Umweltschützern Hysterie auslöst. Zudem war der Memory-Effekt deutlich schwächer.

Auch die Kapazität ist gestiegen, die Kosten hingegen sind leicht gesunken. Aber im Vergleich zu NiCd-Akkus und gravierende Mängel:

• die Notwendigkeit, ein komplexes Ladegerät zu verwenden;
• Reduzierung der Anzahl der Lade-/Entladezyklen.

Beide Batterietypen unterlagen einer relativ hohen Selbstentladung, was die Autonomie der darauf basierenden Mobilgeräte stark einschränkte. Und als die nächste Generation am Horizont auftauchte, warfen die Designer sie mit einem freudigen Kreischen in den Mülleimer der Geschichte.

Dieser Batterietyp hat eine echte Revolution in der Welt der Gadgets ausgelöst.

Von nun an hat sich die Dauer ihrer Arbeit im Standby-Modus deutlich erhöht. Auch der lästige Memory-Effekt ist verschwunden, obwohl einige besonders fortgeschrittene Nutzer die Akkus ihrer Geräte weiterhin aus altem Speicher „trainieren“.

Die meisten Smartphone-Modelle auf dem heutigen Markt sind mit diesem Akkutyp ausgestattet.

Aber sie haben auch Nachteile, und zwar durchaus unangenehme.:

1. Enger Betriebstemperaturbereich.
2. Mögliche Gefahr der Batteriezerstörung durch Tiefentladung oder Überladung.
3. Schnelle „Alterung“, die nach 2-3 Jahren zum Ausfall der Batterie führt.
4. Ziemlich hohe Kosten.

Es ist anzumerken, dass sich die Nachteile seit dem ersten Erscheinen dieser Art von Stromversorgung im Handel deutlich ausgeglichen haben. Doch die Produzenten wollten mehr.

Erstens waren sie mit den relativ hohen Kosten nicht zufrieden und so wurde ein anderer Batterietyp entwickelt.

In ihnen wich der explosive Elektrolyt einer Polymermasse. Der Preis für solche Netzteile ist leicht gesunken, vor allem aufgrund der Notwendigkeit, komplexere Schutzschaltungen einzusetzen. Die Leistung hat sich auch nicht wesentlich erhöht.

Aber das Gute an festem Polymer ist, dass es die Hände der Designer frei macht und es ihnen ermöglicht, die Form und Größe des Elements nach eigenem Ermessen zu wählen. Zu dieser Zeit erschienen viele ultradünne Smartphone-Modelle mit nicht austauschbaren Akkus.

Beide Arten von Lithiumbatterien haben einen gemeinsamen Nachteil: Unabhängig von der Nutzungsintensität und der Anzahl der Lade-/Entladezyklen nimmt ihre Kapazität allmählich ab. Und nach ein paar Jahren kann das Gerät guten Gewissens weggeworfen werden. Oder hängen Sie es beispielsweise als exotische Dekoration an die Wand.

Es wird angenommen, dass der Lithium-Polymer-Typ etwas weniger „hartnäckig“ ist, aber diese Informationen gehören zur Kategorie der Mythen; es gibt Beispiele, die diese Aussage sowohl bestätigen als auch widerlegen. Es ist also sicherlich nicht möglich, Wahrheit von Fiktion zu unterscheiden.

Schnellladetechnologie

Von Verkäufern, die den Kauf eines Smartphones anbieten, hört man oft von einem bestimmten Akku mit Schnellladefunktion. Besonders Fortgeschrittene erschrecken Käufer zudem mit dem beeindruckend klingenden Qualcomm Quick Charge, die Erfahrensten legen zusätzlich Version 2.0 oder 3.0 bei. Was sind das für Wunderbatterien?

Tatsächlich hat diese Technologie nichts mit der Art der Stromquelle zu tun. Sie können lediglich eine höhere Stromstärke verwenden, was die Ladezeit erheblich verkürzt.

Und um sicherzustellen, dass es nicht zu einer zerstörerischen Überladung kommt und der Ladevorgang korrekt durchgeführt wird, überwacht der Chipsatz, in dem diese Technologie tatsächlich implementiert ist. Bisher ist es perfekt entwickelt und es besteht keine Gefahr für das Gerät, wenn es verwendet wird.

Zusammenfassend können wir sagen: Die wichtigsten Batterietypen in Smartphones sind heute Lithium-Ionen (Li-Ion) und Lithium-Polymer (Li-Pol). In mobilen Gerätemodellen findet man beides, und es gibt in absehbarer Zeit keine Alternative dazu.

Aber die massive Einführung solcher Batterien hat Lithium zu einem strategisch wichtigen Element gemacht, und Länder mit Vorkommen an Mineralien, die Lithium enthalten, sind zu Objekten von kommerziellem (und anderem) Interesse des transnationalen Kapitals geworden.

Vorbei sind die Zeiten, in denen Akkus für Mobiltelefone auf die gleiche Weise wie Autobatterien zusammengebaut wurden, nur im Miniaturformat. Noch vor 20 Jahren bestand ein Handy-Akku aus Teilen, die den gesamten Gerätekomplex eines größeren Bruders nachzubilden schienen. Die Abbildung zeigt einen Querschnitt eines dieser Elemente.

Wissenschaft und Praxis fördern gemeinsam den technischen Fortschritt. 1991 erschienen Lithium-Ionen-Batterien, bei denen das Kathodenmaterial der Elektroden auf Aluminiumfolie und das Anodenmaterial auf Kupfer aufgebracht ist.

Lithiumionen werden unter dem Einfluss von elektrischem Strom in das Kristallgitter von Graphit eingeführt und bilden chemische Bindungen mit Kohlenstoffmolekülen. Beim Aufbrechen dieser Bindungen wird Energie freigesetzt, die an den Batteriepolen in elektrischen Strom umgewandelt wird.

In den letzten Jahren sind Lithium-Polymer-Batterien auf den Markt gekommen.

Die Grafik zeigt, wie einfach ein solcher Akku für ein Mobiltelefon aufgebaut ist.

Telefonbatteriebänke

Batteriedosen sind weiche Plastiktüten, die mit einer Lithium-Polymer-Lösung gefüllt sind, deren Konsistenz Sauerrahm ähnelt. Zur Überwachung des Batteriezustands ist ein Controller an die Bänke angeschlossen. Es ist als elektronische Platine konzipiert und kann den Anschluss eines Ladegeräts einschränken, das die Parameter nicht erfüllt, und der Akku des Mobiltelefons wird nicht aufgeladen, egal wie sehr wir es versuchen. Anstelle der üblichen 2 Kontakte zum Anschluss an die Handyplatine verwendet das Batteriegerät einen Stecker – einen mehrpoligen Anschluss.

Wie funktioniert ein Telefonakku und wie funktioniert er?

Der Prozess der Speicherung und Freisetzung von Energie aus solchen Gleichstromquellen ähnelt dem von Lithium-Ionen-Batterien, ihre Herstellung ist jedoch deutlich kostengünstiger, obwohl sie in einigen Eigenschaften ihren Vorgängern unterlegen sind.

Die grundlegenden Sicherheitsvorkehrungen, die bei der Verwendung von kleinen Telefonbatterien zu beachten sind, unterscheiden sich nicht von den Betriebssicherheitsvorkehrungen für säurehaltige oder alkalische Gleichstromversorgungen, die in Autos eingebaut sind. Das Laden mit erhöhter Spannung führt zu einer Überhitzung oder einem Kurzschluss der Batteriezellen und kann zu einem Brand führen. Und wie Sie wissen, entzündet ein kleiner Funke eine große Flamme.

Aus diesem Grund verfügt jeder Akku über einen Akku-Controller, der den Ladevorgang abschaltet, wenn ein bestimmter Wert erreicht ist, und das Telefon abschaltet, wenn die Entladung einen kritischen Punkt erreicht.

Akkus für mobile Geräte

Geräte- und Hauptparameter

Mobiltelefone und Laptops, Radiosender und schnurlose Telefone, unterbrechungsfreie Stromversorgungen, Filmkameras und Kameras, leistungsstarke Handwerkzeuge, medizinische Geräte, verschiedene Produktionsanlagen – dies ist keine vollständige Liste von Geräten, deren normaler Betrieb direkt davon abhängt Zustand der Batterien. Dabei ist die Kenntnis der Eigenschaften, Merkmale und Betriebsbedingungen verschiedener Batterietypen von besonderer Bedeutung und der Schlüssel für den störungsfreien Betrieb mobiler Geräte und tragbarer Geräte.

Wenn Sie neugierig sind und über Kenntnisse im Umgang mit Spielzeug verfügen, die Sie sich als Kind angeeignet haben, sind Sie wahrscheinlich bereits mit dem inneren Aufbau Ihrer gebrauchten Batterie vertraut. Was ist da drin? (Eine Demontage empfehle ich nicht, da dies mit der Gefahr physischer Schäden verbunden ist). Eigentlich nichts Besonderes. Runde oder prismatische „Batterien“, die Sie im nächstgelegenen Geschäft in großen Mengen und zu einem viel günstigeren Preis finden können. Allerdings täuscht der erste Eindruck. Vor Ihnen liegen nicht nur Batterien, sondern Akkumulatoren. Und sie unterscheiden sich von Batterien dadurch, dass sie (aufgrund der Reversibilität der in ihnen ablaufenden Reaktionen) mehrere Entlade-Lade-Zyklen ermöglichen. Das ist ihr Vorteil gegenüber Batterien, andererseits aber auch die „Kopfschmerzen“, die sie bei Leistungsverlust mit sich bringen. Und wenn bei den ersten alles einfach ist: gekauft, eingelegt, leer gelaufen, weggeworfen und neue gekauft, dann ist die Situation bei Batterien komplizierter. Für sie ist die Reihenfolge der Aktionen anders: gekauft; auf die Arbeit vorbereitet; unter Beachtung der Bedienungsanleitung verwenden; und erst wenn es völlig unerträglich ist, kauft man sich ein neues.

Damit Sie sich also nicht wegen verschwendetem Geld quälen müssen, finden Sie im Folgenden Informationen für Neugierige zum Thema: Was Sie über Akkus für Mobiltelefone und Laptops wissen müssen.

Gerät

Jede Batterie besteht in der Regel aus mehreren Einzelzellen, die zur Erhöhung der erzeugten Spannung in Reihe geschaltet und in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Den Aufbau einer einzelnen Batteriezelle, zum Beispiel Nickel-Metallhydrid, mit den darin ablaufenden elektrochemischen Reaktionen sowie weitere nützliche Informationen (auf Englisch) finden Sie auf der Panasonic-Website, indem Sie die Datei im PDF-Format herunterladen. Übersichtsinformationen zu NiMH Batterien im PDF-Format – 137 KB.

Zusätzlich zu den Einzelzellen enthalten Batterien auf Nickelbasis eine Thermosicherung und einen Temperatursensor im Inneren (letzterer ist bei NiCd-Batterien möglicherweise nicht vorhanden). Die Thermosicherung sorgt für Sicherheit bei hohen Ladeströmen und das Ausgangssignal des Temperatursensors wird vom Ladegerät verarbeitet. Abhängig vom Temperaturwert bietet ein „kompetentes“ Ladegerät verschiedene Batterielademodi: schnell, langsam und von einem zum anderen wechselnd.

Zusätzlich zu einer Thermosicherung und einem Temperatursensor enthalten Lithium-Ionen-Batterien einen speziellen integrierten Steuerschaltkreis und Steuertasten. All dies zusammen soll den Verbraucher vor physischen Schäden im Falle einer Verletzung der elektrischen Betriebsbedingungen der Batterie schützen.

GRUNDPARAMETER DER BATTERIEN

Machen Sie sich bewusst, dass eine Batterie als elektrisches Gerät durch folgende Grundparameter gekennzeichnet ist: Art des elektrochemischen Systems, Spannung, elektrische Kapazität, Innenwiderstand, Selbstentladestrom und Lebensdauer. Darüber hinaus treten je nach Anwendungsbereich einige Parameter in den Vordergrund, andere wiederum. Beispielsweise sollte ein Akku für Mobiltelefone anhand der Gesamtheit der Werte seiner drei Hauptmerkmale beurteilt werden: tatsächliche Kapazität, Innenwiderstand und Selbstentladestrom, während ein Akku für ein Heimfunktelefon eine Reichweite von bis zu hat 100 Meter müssen nur nach Kapazität und Selbstentladung beurteilt werden. Wenn Sie einen Parameter unterschätzen oder ignorieren oder die Bedeutung eines Parameters (normalerweise der Kapazität) überbewerten, können Sie sich in einer Situation mit „gebrochenem Tiefpunkt“ wiederfinden.

Stromspannung. Die Batteriespannung wird durch das Gerät bestimmt, das sie mit Strom versorgen soll. Wenn ein Element den erforderlichen Spannungswert nicht bereitstellt, wird die Batterie aus mehreren in Reihe geschalteten Elementen zusammengesetzt. Beispielsweise verwenden Mobiltelefone verschiedener Modelle Akkus mit einer Spannung von 3,6 V (1 Li-Ionen-Zelle oder 3 NiCd oder 3 NiMH-Zellen), 4,8 V (nur 3 NiCd oder 3 NiMH-Zellen), 6 V (nur 5 NiCd oder 3 NiMH-Zellen). 5 NiMH-Zellen), 7,2 V (2 Li-Ionen-Zellen). Wenn das Telefon also 4 NiMH-Akkus mit einer Gesamtspannung von 4,8 V verwendet (wie beispielsweise in einigen der neuesten Ericsson-Modelle), ist die Verwendung von Li-Ionen-Akkus darin nicht möglich. Die Batteriespannung ist im Betrieb nicht konstant. Sie erreicht unmittelbar nach Ladeende ihr Maximum und nimmt dann während des Betriebs oder der Lagerung ab. Letztendlich nimmt sie so weit ab, dass sich das Mobiltelefon nicht mehr einschaltet oder sich automatisch ausschaltet. Bei der Beurteilung des Zustands einer Batterie muss ihre Spannung unter der Belastung gemessen werden, für die sie ausgelegt ist.

Elektrische Kapazität. Die elektrische Nennkapazität ist die Energiemenge, die eine Batterie im geladenen Zustand theoretisch haben sollte. Dieser Parameter ähnelt dem Fassungsvermögen eines Gefäßes, beispielsweise eines Glases. So können 200 ml Wasser (bis zum Rand) in ein normales Facettenglas gegossen werden, es kann jedoch nur eine bestimmte Energiemenge in eine bestimmte Batterie gepumpt werden. Diese Energiemenge (Kapazität) wird jedoch nicht im Moment des Pumpens (Befüllens) ermittelt, sondern während des umgekehrten Vorgangs – dem Entladen (Energieeinfüllen) der Batterie mit Gleichstrom während einer gemessenen Zeitspanne, bis die angegebene Schwellenspannung erreicht ist . Die Kapazität wird in Amperestunden (Ah) bzw. Milliamperestunden (mAh) gemessen und mit dem Buchstaben „C“ bezeichnet. Der Kapazitätswert ist auf dem Batterieetikett angegeben oder in der Typenbezeichnung verschlüsselt. Die tatsächliche Kapazität einer neuen Batterie zum Zeitpunkt ihrer Inbetriebnahme liegt zwischen 80 und 110 % des Nennwerts und hängt vom Hersteller, den Lagerbedingungen und -dauer sowie der Inbetriebnahmetechnologie ab. Theoretisch kann beispielsweise eine Batterie mit einer Nennkapazität von 1000 mAh eine Stunde lang einen Strom von 1000 mA, 10 Stunden lang 100 mA oder 100 Stunden lang 10 mA Strom liefern. In der Praxis wird bei einem hohen Wert des Entladestroms die Nennkapazität nicht erreicht, bei einem niedrigen Strom wird sie überschritten.

Während des Betriebs nimmt die Akkukapazität ab. Die Reduzierungsrate hängt von der Art des elektrochemischen Systems, der Wartungstechnik im Betrieb, den verwendeten Ladegeräten, den Betriebsbedingungen und der Nutzungsdauer ab. Mit der gleichen Analogie zu einem Glas können wir sagen, dass die in ein Glas eingefüllte Wassermenge abnimmt, wenn man Wasser mit einer großen Menge mechanischer Verunreinigungen eingießt und es abgießt, wenn es sich abgesetzt hat. Dann sammeln sich nach und nach Sedimente im Glas an, wodurch das nutzbare Fassungsvermögen verringert wird. In einer Batterie bildet sich während der Lade-/Entladezyklen ein ähnlicher „Niederschlag“.

Innenwiderstand. Der Innenwiderstand der Batterie (Stromquellenwiderstand) bestimmt ihre Fähigkeit, der Last hohen Strom zuzuführen. Diese Abhängigkeit gehorcht dem Ohmschen Gesetz (denken Sie an Ihren Physikkurs in der Schule). Bei einem niedrigen Innenwiderstand ist die Batterie in der Lage, einen höheren Spitzenstrom an die Last zu liefern (ohne die Spannung an ihren Anschlüssen wesentlich zu reduzieren) und damit eine höhere Spitzenleistung. Ein hoher Widerstandswert führt hingegen zu einem starken Spannungsabfall an den Batterieklemmen und einem starken Anstieg des Laststroms. Ein solcher Spannungseinbruch (Abfall) kennzeichnet die „Schwäche“ einer scheinbar guten Batterie, da die gespeicherte Energie nicht vollständig der Last zugeführt werden kann.

Mit anderen Worten: Alles, was oben über den Innenwiderstand einer Batterie gesagt wurde, lässt sich wie folgt veranschaulichen. Stellen Sie sich vor, Sie müssen Ihr Gartengrundstück innerhalb einer Stunde aus einem Tank (Batterie) bewässern, den Sie zuvor mit Wasser gefüllt haben. Im Normalfall schließen Sie einen Schlauch an den Abflusshahn an, öffnen den Wasserhahn vollständig und bewässern die Fläche eine Stunde lang, bis das Wasser im Tank aufgebraucht ist. Nehmen wir nun an, dass das Ablassventil an Ihrem Tank verstopft ist, Sie es nur leicht öffnen können und das Wasser nur in einem dünnen Strahl herausfließt. Es scheint, dass sich Wasser im Tank befindet (der Akku ist geladen), aber eine normale Bewässerung ist nicht möglich. Der Wasserhahn übernimmt in diesem Fall die Rolle des Innenwiderstands des Tanks. Wenn der Durchfluss aus dem Wasserhahn groß ist, ist der Innenwiderstand des Tanks klein, ist er klein, ist der Innenwiderstand des Tanks groß.

Was haben wir praktisch? Ein Mobiltelefon im Standby-Modus verbraucht eine geringe Menge Strom aus dem Akku, und die Kapazität des Akkus reicht völlig aus, um das Telefon mit Strom zu versorgen. Sobald ein eingehender Anruf eingeht oder Sie einen ausgehenden Anruf tätigen, benötigt das Telefon für den normalen Betrieb im Übertragungsmodus zehnmal mehr Energie, sodass der Durchsatz des Taps erhöht werden muss. Wenn der Wasserhahn normal ist, lässt er diesen erhöhten Energiefluss durch sich selbst zu; wenn er verstopft ist, ist dies nicht der Fall und das Telefon schaltet sich aus. Dies ist besonders typisch für Mobiltelefone der Standards NMT, AMPS, Stamm- und herkömmliche Radiosender sowie Laptop-Computer.

Der Innenwiderstand einer Batterie hängt von der Art ihres elektrochemischen Systems, der Kapazität, der Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen der Batterie ab und steigt gegen Ende ihrer Lebensdauer an.

Selbstentladung. Das Phänomen der Selbstentladung ist mehr oder weniger charakteristisch für alle Batterietypen und besteht darin, dass sie ihre Kapazität verlieren, nachdem sie vollständig aufgeladen sind. Um die Selbstentladung zu quantifizieren, ist es zweckmäßig, den Kapazitätsverlust über einen bestimmten Zeitraum zu verwenden, ausgedrückt als Prozentsatz des Wertes, der unmittelbar nach dem Laden erhalten wird. Unter einem Zeitraum versteht man in der Regel ein Zeitintervall von einem Tag und einem Monat. So gilt beispielsweise bei gebrauchsfähigen NiCd-Akkus eine Selbstentladung von bis zu 10 % in den ersten 24 Stunden nach Ladeende als akzeptabel, bei NiMH etwas mehr und bei Li-Ionen ist sie vernachlässigbar und wird geschätzt pro Monat. Zu beachten ist, dass die Selbstentladung der Akkus in den ersten 24 Stunden nach dem Laden maximal ist und dann deutlich abnimmt.

Die Selbstentladung von Batterien hängt von der Qualität der verwendeten Materialien, dem Herstellungsverfahren, der Art und Bauart der Batterie ab. Sie steigt stark an, wenn die Umgebungstemperatur steigt, der interne Batterieseparator durch unsachgemäße Wartung und durch den Alterungsprozess beschädigt wird.

Akkulaufzeit (Leben). Sie wird in der Regel anhand der Anzahl der Lade-/Entladezyklen beurteilt, die die Batterie während des Betriebs ohne wesentliche Verschlechterung ihrer Hauptparameter überstehen kann: Kapazität, Selbstentladung und Innenwiderstand. Die Lebensdauer hängt von vielen Faktoren ab: Lademethoden, Entladetiefe, Wartungsverfahren oder deren Fehlen, Temperatur und der elektrochemischen Beschaffenheit der Batterie. Darüber hinaus wird sie insbesondere bei Li-Ionen-Akkus durch die Zeit bestimmt, die seit dem Herstellungsdatum vergangen ist. Ein Akku gilt im Allgemeinen als ausgefallen, wenn seine Kapazität unter 80 % des Nennwertes gesunken ist.

Für eine detailliertere und professionellere Einführung in das Thema Batterien können wir die Website von Panasonic empfehlen, die ausführliche Referenzdaten und Analysematerialien zu NiCd-, NiMH- und Li-Ionen-Batterien dieses Unternehmens (in englischer Sprache) enthält. Leider erteilte das Unternehmen keine Genehmigung zur Übersetzung und Veröffentlichung dieser Informationen auf Russisch, da es in diesem Bereich keine Vertretung in Russland gab und die übersetzten Materialien nicht bewertet werden konnten. Da die dort enthaltenen Informationen sowohl für Entwickler batteriebetriebener Geräte als auch für Benutzer von gewissem Interesse sind, finden Sie im Folgenden eine kurze Liste der dort behandelten Themen:

• Aussehen;
• Interne Organisation;
• elektrochemische Reaktionen, die innerhalb der Batterie stattfinden;
• Besonderheiten;
• fünf Hauptmerkmale: Laden, Entladen, Anzahl der Lade-/Entladezyklen, Lagerung (Selbstentladung), Sicherheit mit Grafiken und Erklärungen;
• Lademethoden;
• Verpacken von Zellen in Batterien;
• Vorsichtsmaßnahmen bei der Entwicklung von Geräten mit Batterien.

Beim Verfassen dieses Artikels wurden Materialien verwendet, die freundlicherweise von Herrn Isidor Buchmann, Gründer und Leiter des kanadischen Unternehmens Cadex Electronics Inc., zur Verfügung gestellt wurden. .

Ausführlichere Informationen in russischer Sprache zu Batterien für Mobilkommunikationsgeräte, Computer und andere tragbare Geräte sowie Tipps zu Betrieb und Wartung finden Sie in

LINKS

1. Cadex Electronics Inc. , Vancouver, BC, Kanada – Entwickler und Hersteller von Ladegeräten, Analysegeräten und Batteriewartungssystemen (auf Englisch).
2. Akkus für mobile Geräte und Laptops. Batterieanalysatoren (auf Russisch).
3. , hergestellt von Panasonic (auf Englisch).