نحوه‌ی شارژ کردن صحیح و افزایش عمر باتری‌های لیتیوم-یونی

[saberi]

باتری‌ها انواع مختلفی دارند که هر یک برای کاربردی مناسب‌تر از انواع دیگر هستند. در گوشی‌ها، تبلت‌ها و سایر وسایل همراه معمولاً باتری‌های لیتیوم-یونی به کار می‌رود که ملاحظات ایمنی و نگه‌داری خاص خود را دارند. اغلب اظهار نظرهای ضد و نقیضی در مورد این باتری‌ها می‌شنویم. برخی می‌گوید بهتر است شارژ آن بین 40 تا 80 درصد باشد تا عمر آن بهینه شود. برخی دیگر می‌گویند بهتر است صبر کنیم تا باتری کاملاً دشارژ شود و سپس آن را کامل شارژ کنیم. در ادامه‌ی مطلب با ما همراه شوید تا ببینیم کدام روش بهتر است و علت چیست؟

حرف‌های ضد و نقیض از کجا شروع شد؟
شاید سال‌ها پیش که تنوع باتری‌ها کمتر بود چنین سردرگمی‌هایی هم کمتر ایجاد می‌شد، اما این روزها تنوع باتری‌ها بیشتر شده است. اغلب از باتری‌های لیتیوم-یونی در وسایل همراه استفاده می‌شود چرا که با توجه به وزن‌شان، ظرفیت بالایی دارند. در نمودار زیر محور افقی و عمودی به ترتیب انرژی ذخیره شده در لیتر و کیلوگرم قابل مشاهده است و همانطور که در نمودار مشخص است، باتری‌های لیتیوم-یون یکی از بهترین انواع باتری‌ها محسوب می‌شوند:

با هر یک از انواع باتری باید به شکل خاصی برخورد کرد تا عمر آن در بیشترین حالت ممکن باشد.

مشکل اصلی این است که باتری‌های لیتیوم-یونی (Lithium-Ion) به لحاظ ساختار و عملکرد با باتری‌های قدیمی‌تر مثل نیکل-کادمیویم و نیکل-متال هیدرید متفاوت هستند.

باتری‌های لیتیوم-یونی مثل باتری‌های مبتنی بر نیکل در گذر زمان به سرعت ظرفیت مفید خود را از دست نمی‌دهند و معمولاً اگر از آنها به درستی استفاده کنید، چند سالی عمر می‌کنند. در نمودار زیر ظرفیت 11 باتری لیتیوم-یونی مختلف پس از 250 سیکل پر و خالی شدن، به تصویر کشیده شده است:

مشاهده می‌کنید که پس از 250 بار شارژ، ظرفیت باتری‌ها حدود 20 درصد کاهش یافته است. اما نکته‌ی مهم این است که با استفاده‌ی درست، شیب نزولی ظرفیت باتری را می‌توان کم‌ کرد و عمر آن را افزایش داد. استفاده‌ی نادرست سرعت کم شدن ظرفیت باتری را بیشتر می‌کند و باید زودتر آن را تعویض کرد، البته اگر باتری وسیله‌ی شما به راحتی تعویض شود.

قبل از شروع بهتر است بررسی کنید که وسایل شما چه نوع باتری دارند.
مثلاً دریل‌های شارژی بیشتر از باتری‌های نیکل-کادمیومی استفاده می‌کنند در حالیکه در لپ‌تاپ‌ها معمولاً لیتیوم-یون انتخاب اصلی است.
اگر باتری مورد نظر شما از نوع لیتیوم-یونی است، راهکارها و نکات زیر را به دقت مطالعه کنید:

اجازه ندهید شارژ باتری صفر شود
به جای اینکه صبر کنید باتری شما کاملاً دشارژ شود، کمی عجله کنید و زودتر آن را شارژ نمایید، اما علت چیست؟
جدول زیر تعداد سیکل‌های دشارژ را برای حالت‌های مختلف دشارژ نشان می‌دهد. مثلاً اگر باتری را 100 درصد خالی کنید، بین 300 تا 500 بار می‌توان از آن استفاده کرد.
اگر تنها 10 درصد آن خالی شود هم می‌توان به 3750 تا 4700 بار سیکل شارژ و دشارژ امیدوار بود.

اگر عجله کنید ممکن است به این نتیجه برسید که 10 درصد خالی کردن باتری بهترین کار است، اما این نتیجه‌گیری درست نیست چرا که تنها از 10 درصد باتری استفاده کرده‌اید.
در حقیقت بهترین حالت در جدول فوق، حالتی است که حاصل‌ضرب تعداد دفعات شارژ در درصدی از ظرفیت که استفاده شده، حداکثر باشد. مثلاً با دشارژ 25 درصدی در تمام عمر باتری از ظرفیتی معادل 2000 ضربدر 25 درصد ظرفیت یا به عبارتی 500 برابر ظرفیت باتری استفاده می‌شود. در مورد دشارژ 50 درصدی حداقل از 600 برابر ظرفیت باتری استفاده می‌شود که رقم بسیار خوبی است. اگر باتری کاملاً پر و خالی شود، در تمام عمر مفید آن تنها می‌توان از ظرفیت معادلی در حدود 300 برابر ظرفیت اصلی باتری استفاده کرد که رقمی بسیار پایین است.
لذا سعی کنید وسایل خود را قبل از اینکه شارژشان به کمتر از 40 یا 50 درصد برسد، شارژ کنید. در مورد لپ‌تاپ‌ها هم اغلب، شارژ زمانی شروع می‌شود که میزان شارژ باتری به کمتر از 80 تا 90 درصد برسد.

اما سوال دوم، تا چند درصد شارژ کنیم؟ 100 درصد یا کمتر؟

باتری لیتیوم-یونی را کامل شارژ نکنید
همان‌طور که در بخش قبلی بررسی شد، اگر تنها 10 درصد شارژ باتری تمام شده باشد و آن را شارژ کنیم، عمر آن بهینه نخواهد بود. بهترین کار در هنگام شارژ این است که نگذاریم شارژ باتری به بیش از 80 یا نهایتاً 90 درصد برسد و زودتر شارژر یا وسیله‌ی همراه را از برق جدا کنیم.

نتیجه‌گیری کلی این است که:

زمانی که شارژ باتری بین 40 تا 80 درصد در نوسان باشد، عمر آن حداکثر خواهد بود.

هر ماه یک بار شارژ باتری را صفر کرده و سپس کاملاً شارژ نمایید
خالی کردن شارژ به طور کامل از نظر کارکرد و عمر مفید درست نیست، اما بهتر است هر ماه یک بار این کار را انجام دهید. بیشتر باتری‌های پیشرفته‌ی امروزی یک ویژگی مهم دارند و آن تخمین مدت زمانی و شارژ باقیمانده است. به این باتری‌ها اصطلاحاً باتری هوشمند گفته می‌شود. برای تخمین درست باید باتری کالیبره باشد و اگر همیشه آن را تا نیمه مصرف کنید و مجدداً شارژ نمایید، از حالت کالبیره خارج می‌شود و در محاسبه دچار خطا می‌شود. لذا هر ماه یک بار این کار را انجام دهید تا باتری به حالت کالیبره نزدیک شود.

باتری‌ها را خنک نگه دارید
تنها قطعاتی مثل پردازنده و بردهای الکترونیکی نیستند که در اثر گرما مستهلک می‌شوند. باتری‌ها هم وضعیت مشابهی دارند. به جدول زیر توجه کنید:

اگر باتری در دمای صفر درجه‌ی سانتی‌گراد نگه‌داری شود، پس از یک سال می‌توان 94 درصد ظرفیت آن را استفاده کرد، اما اگر در دمای 60 درجه‌ای نگه‌داری شده باشد، تنها 60 درصد ظرفیت آن هم پس از سه ماه قابل استفاده خواهد بود.
لذا در مورد لوازمی مثل لپ‌تاپ بهتر است اگر آن را به برق متصل کرده‌اید، باتری را خارج کنید. اگر به برق متصل نیست هم لازم است باتری را خنک نگه دارید. همان‌طور که به خنک نگه داشتن پردازنده اهمیت می‌دهید، به باتری هم توجه کنید. در مورد گوشی‌ها و تبلت‌ها هم استفاده از کیف‌های پلاستیکی و چرمی که به نوعی عایق حرارت هستند، دمای باتری و مجموعه‌ی سخت‌افزار را افزایش می‌دهد. لذا در محیط‌های داخلی سعی کنید گوشی در کیف و کیس محافظ قرار نگیرد.

ولتاژ شارژر و استفاده از شارژر استاندارد
این مورد هم بسیار مهم است. به طور معمول باتری‌های لیتیوم-یونی از سلول‌هایی با ولتاژ 3.7 ولت ساخته می‌شوند. ممکن است دو سلول سری شوند تا ولتاژ دو برابر یعنی 7.4 ولت حاصل شود. در مورد لپ‌تاپ‌ها معمولاً باتری‌های 6 یا 4 سلولی استفاده می‌شوند که در بازار به 6 سل یا 4 سل معروف هستند.
ولتاژ این نوع باتری‌ها با کاهش شارژ افت پیدا می‌کند. اگر باتری پر باشد، ممکن است ولتاژ از 4.2 ولت هم بیشتر شود. البته باتری‌های شارژی قلمی از جنس نیکل-کادمیوم یا نیکل-متال هیدرید هم وقتی کامل شارژ شده باشند، ولتاژ بالاتری در حد 1.5 ولت دارند، اما روی باتری عدد 1.2 ولت نوشته می‌شود.

آنچه در مورد نحوه‌ی شارژ کردن بسیار مهم است، استفاده از ولتاژ پایین است. به جدول زیر توجه کنید:

اگر باتری با ولتاژ 3.92 ولت شارژ شود، ظرفیت آن در حالت شارژ کامل تنها 75 درصد خواهد بود، اما اگر با ولتاژ 4.2 ولت آن را شارژ کنیم، ظرفیت 100 درصد خواهد بود. مشکل این است تفاوت 25 درصدی در ظرفیت به کاهش شدید تعداد سیکل‌های شارژ و دشارژ منجر می‌شود. در واقع 25 درصد ظرفیت بیشتر، عمر باتری را 8 برابر کمتر کرده است و تنها می‌توان بین 300 تا 500 بار آن را شارژ نمود.

ولتاژ 4.35 ولت برای شارژ کردن یک باتری لیتیوم یونی اثری مثل نمودار زیر دارد و سریعاً ظرفیت مفید باتری تقلیل می‌یابد:

لذا از شارژرهایی که استاندارد هستند و با ولتاژ بالا شارژ نمی‌کنند استفاده کنید. بهترین کار استفاده از شارژر اصلی گوشی، تبلت یا لپ‌تاپ است.

جنبه‌های منفی شارژ شدن سریع‌تر گوشی و تبلت
تکنولوژی  Quick Charge 2.0 که کوآلکام برای سریع‌تر شارژ شدن باتری‌ها معرفی کرده به جای استفاده از پورت USB با ولتاژ معمولی 5 ولت، از 9 ولت استفاده می‌کند. در تراشه‌هایی مثل S800 سخت‌افزار لازم برای انتقال توان الکتریکی بیشتر پیش‌بینی شده است تا شارژ سریع‌تر انجام شود. اما بهای شارژ سریع‌تر، کاهش تعداد سیکل‌های شارژ باتری است.
احتمالاً سازندگانی مثل اچ‌تی‌سی در طراحی گوشی‌های رده اولی مثل HTC One M8، همین مسأله را مورد توجه قرار داده‌اند و از شارژر Quick Charge 1.0 استفاده نموده‌اند. مخصوصاً که باتری این گوشی قابل تعویض نیست. در واقع اچ‌تی‌سی وان جدید از نظر سخت‌افزاری مشکلی با نسخه‌ی دوم Quick Charge ندارد، اما شارژر داخل جعبه آن از نسخه‌ی اول Quick Charge پشتیبانی می‌کند که علت آن احتمالاً افزایش عمر باتری بوده است.

تکنولوژی‌های دیگری هم در مورد شارژرها و مادربوردها معرفی شده که با افزایش ولتاژ یا جریان الکتریکی عمل شارژ را تسریع می‌کند. ولتاژ بیشتر عمر باتری را کاهش می‌دهد و جریان بیش از 2 آمپر هم برای شارژ سریع‌تر مناسب نیست.
تا جایی که امکان دارد سعی کنید ابزار همراه خود را به آرامی شارژ کنید.
شارژ سریع دمای باتری را هم افزایش می‌دهد که خود یک عامل منفی دیگر است و عمر آن را کاهش می‌دهد.

[نسیم]

مرسی بسیار مفید و آموزنده بود

[hoboot]

سپاس از آموزش خوبی که قرار دادید

[soraya]

مرسی از توضیحاتتون