Nie ładuj telefonu do 100 proc. Badacze z warszawskich uczelni tłumaczą

Zespół z Wydziału Chemii Uniwersytetu Warszawskiego i Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej opisał wyniki w czasopiśmie naukowym "Small Structures". Naukowcy przyjrzeli się materiałowi NMC622, czyli tlenkowi litu, niklu, manganu i kobaltu, używanemu w dodatniej elektrodzie akumulatora. Sprawdzali, jak zachowuje się katoda, gdy z ogniwa próbuje się wydobyć coraz więcej energii.

W czasie ładowania jony litu opuszczają katodę i przemieszczają się do drugiej elektrody, a przy rozładowaniu wracają. W badanym materiale zajmują miejsca między warstwami zbudowanymi z pozostałych metali i tlenu, dlatego ich ruch zmienia odległości w strukturze. Im więcej litu znika z katody, tym mocniej ta struktura może się odkształcać.

Badacze zatrzymywali laboratoryjne ogniwa na wybranych etapach, rozbierali je i analizowali elektrody kilkoma metodami. Wykorzystali światło rozproszone przez materiał, promieniowanie rentgenowskie oraz mikroskopy elektronowe. Według PAP taki zestaw pokazał, że poszczególne fragmenty katody nie ładowały się równomiernie.

Przy mocnym końcowym doładowaniu warstwy kryształu przesuwały się, obracały i wyginały. Po 50 cyklach, przy górnym potencjale katody 4,3 V, pęknięcia pojawiały się głównie na granicach ziaren. Przy 4,7 V uszkodzenia przecinały już także ich wnętrza. Część zmian w układzie atomów cofała się po powrocie litu, ale trwałe pęknięcia pozostawały w materiale. Uszkodzenia mogły utrudniać dalszą pracę katody.

Naukowcy zaznaczyli, że tych wartości napięcia nie da się bezpośrednio przełożyć na procenty widoczne na ekranie telefonu. Badanie dotyczyło konkretnego materiału katody i pomiarów względem elektrody litowej. Wyniki dobrze tłumaczą jednak, dlaczego ładowanie do maksymalnego poziomu nie zawsze jest korzystne dla kondycji baterii.

Sens ma ustawienie górnego limitu ładowania, jeśli 80 proc. wystarcza na cały dzień. Gdy potrzebna jest pełna pojemność, pomocne bywa ładowanie adaptacyjne, w którym urządzenie dobija do 100 proc. dopiero tuż przed planowanym odłączeniem od zasilania. Dzięki temu krócej pozostaje w stanie pełnego naładowania.

Badanie nie porównywało szybkich i wolnych ładowarek, jednak przy wyborze sposobu ładowania warto brać pod uwagę temperaturę. Jeśli szybkie ładowanie albo podstawka indukcyjna wyraźnie mocniej nagrzewa telefon niż kabel, wolniejszy tryb lub ładowanie przewodowe może lepiej służyć trwałości baterii. Większa bateria daje z kolei większy zapas energii, więc łatwiej ograniczyć codzienne ładowanie bez ryzyka, że telefon rozładuje się przed wieczorem.