علت کم شدن عمر باتری موبایل چیست ؟ آموزش راه حل آن

 

علت کاهش عمر باتری‌ها در مرور زمان چیست؟

با رشد روز افزون تکنولوژی و وابستگی ما به گجت ها از قبیل موبایل و تبلت و لبتاپ ها و اینکه روزانه بسیاری از کار ها رو با این وسایل انجام می دهیم و دیگر به طور مثال گوشی های موبایل فقط جهت صحبت کردن کاربرد ندارد شما برای عملیات بانکی ,  مسیر یابی حضور در شبکه های اجتماعی و کوش دادن به موسیقی و خیلی از کار های دیگه از این گجت ها استفاده می کنید  و توان باتری های این وساییل با وابستگی ما به انها رشد نداشته و بخش ناخوشایند عده ای بساری از افراد هست
چرا که حتی بهترین آنها نمیتوانند کاربرانی را که از دستگاه خود به طور مداوم استفاده میکنند را راضی نگه دارند. طبیعتا دستگاه‌هایی که عمر باتری کمی دارند حسابی میتوانند کاربر را کلافه کنند و از لذت کار با دستگاه بکاهند. مسئله‌ای که در مورد باتری‌ها وجود دارد و احتمالا آن را درک کرده‌اید این است که شارژدهی یک باتری پس از یک سال استفاده یا بیشتر به طور قابل توجهی نسبت به روز اول کم میشود و اگر مدت زیادیست از گوشی خود استفاده میکنید احتمالا متوجه شده‌اید که باتری آن مثل روز اول دوام نمیاورد و احتمالا در طول روز نیاز به شارژ مجدد آن پیدا میکنید. 

سوالی که ذهن ما را مشغول می کند این است که چرا این اتفاق میفتد؟ 

 

. 
•     اول باید بدونیم که اصلا باتری‌ها چگونه کار میکنند؟

شاید دونستن این اطلاعات کمی کسل کننده برای بسیاری از افراد باشد اما اگر میخواهید متوجه شوید که چرا شارژدهی گوشی شما نسبت به روز اول کمتر شده است لازم است کمی بیشتر در مورد نحوه ی کارکرد باتری‌ها بدونید که در اینجا برخی از اطلاعات پایه در مورد باتری‌ها را با هم مرور میکنیم.
الکتریسیته مانند هر منبع انرژی چیزی نیست که شما بتوانید آن را خلق کنید. تمام چیزهایی که ما تصور میکنیم برق را درست میکنند در واقع یک مبدل انرژی هستند که آن را از شکلی به شکل دیگر تغییر میدهند. یک باتری از یک واکنش شیمیایی استفاده میکند تا جریان الکتریسیته را تولید کند که این جریان در طول زمان قابل سنجش است. از مواد گوناگونی میتوان برای ساخت باتری استفاده کرد که نتیجه ی آن تولید محصولات مختلف بوده است. در گوشی‌های هوشمند ما و بسیاری از گجت‌های امروزی از باتری‌های لیتیوم یون استفاده میشود چرا که این باتری‌ها نسبت به کارایی خود هزینه‌ی ساخت کمی هم دارند.

زمانی که شما دستگاه خود را به شارژر متصل میکنید، لیتیوم یون ها شارژ میشوند و الکترودهای منفی آنها را جذب میکنند. پس از جدا کردن شارژر، لیتیوم یون ها شارژ مثبت خود را از دست میدهند و جذب انرژی توسط الکترودهای منفی نیز متوقف میشود. در طول مدت زمانی که گوشی شما به شارژر متصل نیست، طبیعتا انرژی مورد نیاز دستگاه از انرژی ذخیره شده در لیتیوم یون ها تامین میشود تا در نهایت باتری کاملا تخلیه شود. با اتصال مجدد شارژر، دوباره این سیکل از سر گرفته میشود. 

 

 

سیکل که به آن اشاره شد در مورد باتری‌ها اهمیت زیادی دارد چرا که باتری‌ها به گونه ای طراحی شده‌اند که تعداد سیکل شارژ مشخصی داشته باشند. نحوه ی استفاده از باتری توسط هر شخص ممکن است متفاوت باشد و دقیقا به همین دلیل است که شاید یک باتری که برای شما دو سال به راحتی کار کرده، برای یک کاربر دیگر بیشتر از 6 ماه دوام نیآورد چون طرز استفاده از باتری متفاوت بوده است. بدین ترتیب سازندگان توانسته‌اند یک محدوده ی عمر برای باتری‌ها تعیین کنند. باتری گوشی ها معمولا برای 500 الی 600 سیکل شارژ طراحی شده‌اند که هر سیکل به معنی تخلیه ی کامل باتری و شارژ کامل دوباره ی آن است. شارژ کامل یک باتری که 50 درصد دارد در واقع نصف سیکل شارژ محسوب میشود به همین دلیل است که در مورد شارژ باتری‌های لیتیوم یون نباید به فکر تخلیه ی کامل شارژ و سپس شارژ کامل آن باشید. تعداد سیکل عنوان شده فقط یک آمار است، اما طول عمر یک باتری بر اساس سیکل ها قابل اندازه گیری است چرا که اتفاقاتی که حین شارژ شدن باتری رخ میدهند بر روی عمر آن و سیکل های آینده ی باتری تاثیر گذارند.

 

 
•    اکسیداسیون و تاثیر منفی روی باتری

امروزه خودروهای برقی در حال باز کردن جای خود در صنعت خودرو هستند و هزینه ی باتری این وسایل نقلیه بسیار بالاست و به همین دلیل تحقیقاتی در مورد اینکه چرا شارژدهی باتری‌های لیتیوم در طول زمان کاهش پیدا میکنند انجام شده است. در حال حاضر میدانیم که شارژ کردن یک باتری باعث شارژ لیتیوم یون ها میشود که سپس به صورت مغناطیسی جذب الکترودهای منفی میشوند. هر چقدر که یون های شارژ شده جذب میشوند، تفاوت پتانسیلی بین الکترودهای منفی و مثبت نیز بیشتر میشود. توسط اختلاف پتانسیل انرژی بین دو الکترود، ولتاژ اندازه گیری میشود. زمانی که ولتاژ به حد معینی برسد، شارژ باتری به طور کامل پر شده است. عکس این قضیه نیز برای زمانی که باتری در حال تخلیه شدن است و ولتاژ به حد صفر میرسد صدق میکند چرا که در آن لحظه دیگر یون مثبت شارژ شده ای وجود ندارد.

اکسیده شدن الکترودها درست شبیه چیزی که آب و هوا بر سر آهن میآورند در مورد لیتیوم، گرافیت و نمک های الکترولیتی نیز صدق میکند و باعث اکسیده شده الکترودهای باتری میشود. زمانی که هر یون شارژ شده از سمت آنود حرکت میکند، یک لایه‌ی میکروسکوپیک از ذرات را پشت سر خود جای میگذارد. این ذرات از لیتیوم اکسیده شده، اتم‌ها و لیتیوم کربنات ساخته شده‌اند که هر یک از خواص شیمیایی یا الکتریکی مانند گرافیت نیز برخوردارند. لایه‌های ذکر شده با سیکل شارژ / دشارژ شدن و هر دو مورد اختلاف پنتانسیل یا ولتاژ و عدد یون های شارژ شده که امکان جذب آنها وجود دارد به تدریج تداخل پیدا میکند و این تداخلات برای متوجه شدن ما در مورد کاهش عمر باتری کافی خواهد بود. اگر به استفاده از این باتری مانند قبل ادامه دهید به نقطه ای خواهید رسید که دیگر انرژی الکتریسیته کافی برای ذخیره شدن و استفاده توسط گوشی شما وجود نخواهد داشت.

انواع مختلف از ترکیبات لیتیومی مانند نمک های مختلف در الکترولیت ها قابل استفاده هستند که در به جای ماندن لایه های اکسیده شده تاثیر گذارند اما این ترکیبات که باعث میشوند سیکل پاک تر بماند لزوما گزینه ی بهتری هستند چرا که قادر به ذخیره ی انرژی به مقدار کافی نیستند. در واقع ما نیازمند باتری‌هایی پرظرفیت و با قدرت پائین در گوشی‌های خود هستیم که هم شارژدهی مناسبی داشتند و هم از امنیت کافی برخوردار باشند و در نهایت هزینه ی تولید آنها برای تعداد بالا مقرون به صرفه باشد. 
یک وسیله نقلیه‌ی الکتریکی می‌تواند از باتری‌های با ظرفیت و قدرت بالا استفاده کند چرا که آنها توسط یک پوشش جامد محافظت می‌شوند و آسیب‌پذیر نیستند. یک خودرو الکتریکی نیز باید بتواند فاصله‌ی زیادی بین شارژ مجدد طی کند، اما برای مثال هزینه‌ی جایگزینی باتری برای خودرو تسلا مدل اس حدود 12000 دلار است، بخشی از این هزینه‌ها به‌خاطر مواد گران قیمت مورد استفاده برای ساخت یک باتری لیتیوم نیکل-کبالت-آلومینیوم‌اکسید در مقایسه باتری‌های لیتیوم کبالت اولیه که در گوشی استفاده می‌شود است که طول عمر چرخه شارژ آنها چندین برابر بیشتر از باتری تلفن‌ها خواهد بود.

 

 

•    اهمیت ولتاژ

یکی از بزرگترین عوامل که روی چرخه‌ی شارژ باتری لیتیوم یونی اثر گذار است ولتاژ آن است. از آنجا که گوشی‌ها و خودروها تنها وسایلی نیستند که از باتری‌های لیتیوم قابل شارژ استفاده می‌کنند، در سال 2015 وزارت انرژی ایالات متحده مقدار زیادی پول و زمان صرف کرد تا متوجه شود دقیقا چه چیزی باعث این مشکلات و چه راهی باعث کاهش آنها می‌شود زیرا ماهواره‌ها از باتری‌های لیتیوم و شارژر خورشیدی استفاده می‌کنند.

پس از ترکیبات تشکیل دهنده باتری، بزرگترین مسئله‌ای که می‌تواند طول عمر باتری را تحت تاثیر قرار دهد، ولتاژ شارژ و ولتاژ تخلیه است.
واکنش شیمیائی که موجب کارکرد باتری لیتیومی می‌شود به طور طبیعی آند را تخریب می‌کند که در مورد آن توضیح دادیم. اما اگر باتری را با ولتاژ بیش از 3.9 ولت شارژ کنیم یا انرژی را با اختلاف پتانسیل بالاتر از 3.9 ولت ذخیره کنیم، تخریب یکسانی در کاتد (الکترودهای مثبت) اتفاق می‌افتد که طول عمر باتری را نصف می‌کند.
ولتاژ شارژ و ولتاژ تخلیه در باتری اساسا یکسان است.
 با افزایش ولتاژ همه اجزای باتری برانگیخته خواهند شد که این امر موجب افزایش گرما می‌شود. هنگامی که یک باتری با بیش از 3.9 ولت شارژ شود دمای آن افزایش پیدا کرده و تخریب کاتد را بدتر می‌کند.

به عبارت دیگر ولتاژی که برای کار کردن تلفن‌های امروزی و شارژ سریع آنها مورد نیاز است (3.9 ولت) به این معنی است که اصلاح این ساختارغیر ممکن است. کسانی که با یک دستگاه دریل شارژی کار کرده‌اند این موضوع را به خوبی می‌داند، باتری‌های 12 یا 14 ولتی که در این ابزار استفاده می‌شوند به اندازه باتری‌های موجود در گوشی هوشمند عمر نمی‌کنند، این باتری‌ها با ولتاژ بالاتر شارژ می‌شوند و به موجب آن بسیار گرم‌تر کار می‌کنند و بعد از تعداد کمی چرخه شارژ، به شدت تحت تأثیر قرار می‌گیرند. این وسایل از همان باتری‌های مبتنی بر لیتیوم موجود در تلفن‌ها استفاده می‌کنند، زیرا استفاده از مواد موجود در باتری خودرو‌های تسلا، قیمت آنها را گرانتر می‌کند.

خوشبختانه می‌توان بسیاری از مواد مورد نیاز در تولید باطری‌ها را بازیافت کرد در غیر این صورت فقط تامین باطری‌های مورد نیاز شرکت‌های ساخت ابزارهای کار شارژی باعث می‌شد تا لیتیوم از طلا هم گرانتر شود.
خبر خوب این است که همه شرکتهای تولید کننده باتری لیتیومی در حال تلاش برای بهتر کردن محصولات خود هستند. هر شرکتی که بتواند اولین باتری را که به طور قابل ملاحظه‌ای شارژدهی طولانی‌تر داشته باشد تولید کند قطعا درآمد بسیار خوبی از آن خواهد داشت. در حال حاضر تنهای کاری که می‌توان انجام داد این است که گوشی‌های هوشمند را تا زمانی که نیاز باشد شارژ کرد با علم به این که بین تولیدکنندگان باتری توطئه‌ای وجود ندارد که ما را به خرید محصولات جدید مجبور کند.