چرا نباید باتری موبایل را تا ۱۰۰ درصد شارژ کنیم؟

شارژ کردن باتری موبایل تا ۱۰۰ درصد برخلاف تصور رایج ایده آل ترین حالت برای سلامت طولانی مدت آن نیست. باتری های مدرن موبایل عمدتاً از نوع لیتیوم-یون هستند و این فناوری شیمیایی حساسیت های خاص خود را دارد. قرار گرفتن باتری در حالت ولتاژ بالا (که معادل شارژ کامل یا نزدیک به ۱۰۰ درصد است) برای مدت طولانی می تواند فرآیندهای تخریب شیمیایی داخلی را تسریع کند و به مرور زمان منجر به کاهش ظرفیت و عمر مفید باتری شود.

این پدیده به دلیل ماهیت الکتروشیمیایی باتری های لیتیوم-یون رخ می دهد. در ولتاژ بالا یون های لیتیوم و مواد تشکیل دهنده الکترودها (کاتد و آند) تحت فشار بیشتری قرار می گیرند که این فشار می تواند منجر به تشکیل لایه های ناخواسته روی الکترودها یا تجزیه الکترولیت شود. این فرآیندهای تخریبی مسیرهای حرکت یون ها را مسدود کرده و مقاومت داخلی باتری را افزایش می دهند در نتیجه ظرفیت نگهداری انرژی باتری کاهش می یابد. تعمیرات موبایل اصفهان بهترین مرکز جهت تعمیرات تخصصی موبایل در استان اصفهان میباشد.

مکانیسم عملکرد باتری های لیتیوم–یون و حساسیت آن ها

باتری های لیتیوم-یون بر پایه حرکت یون های لیتیوم بین دو الکترود کاتد (معمولاً اکسید فلز لیتیوم) و آند (معمولاً گرافیت) از طریق یک الکترولیت مایع یا پلیمری کار می کنند. هنگام شارژ یون های لیتیوم از کاتد جدا شده و به سمت آند حرکت می کنند و در ساختار گرافیتی آند جای می گیرند. هنگام دشارژ (استفاده از باتری) یون ها در جهت عکس حرکت کرده و از آند به سمت کاتد برمی گردند و جریان الکتریکی تولید می شود.

این فرآیند حرکت یون ها در حالت ایده آل باید کاملاً برگشت پذیر باشد اما در عمل به خصوص در شرایط غیر ایده آل مانند ولتاژ بالا (شارژ کامل) یا دمای بالا واکنش های جانبی ناخواسته رخ می دهند. این واکنش ها می توانند منجر به تشکیل ترکیباتی روی سطح الکترودها شوند که به مرور زمان فعالیت الکتروشیمیایی باتری را مختل می کنند. حساسیت این باتری ها به شرایط عملیاتی عامل اصلی لزوم رعایت نکاتی برای افزایش عمر آن هاست.

اثر ولتاژ بالا بر سلامت باتری

یکی از مهم ترین عوامل تسریع کننده تخریب در باتری های لیتیوم-یون قرار گرفتن طولانی مدت در حالت شارژ کامل است. در این حالت ولتاژ باتری در بالاترین حد خود قرار دارد. ولتاژ بالا باعث افزایش انرژی پتانسیل شیمیایی در سیستم می شود و این انرژی اضافی احتمال وقوع واکنش های جانبی مخرب را بالا می برد.

مهم ترین پدیده ای که در ولتاژ بالا رخ می دهد تشکیل لایه ای غیرفعال و مقاوم روی سطح آند گرافیتی است که به SEI (Solid Electrolyte Interphase) معروف است. هرچند تشکیل یک لایه SEI پایدار در چرخه های اولیه شارژ برای عملکرد باتری ضروری است اما رشد بیش از حد یا ناپایدار این لایه در اثر ولتاژ بالا و دمای نامناسب مقاومت داخلی باتری را به شدت افزایش داده و ظرفیت قابل دسترس را کاهش می دهد. همچنین در ولتاژهای بسیار بالا احتمال پدیده Lithium Plating نیز وجود دارد که در آن یون های لیتیوم به جای ورود به ساختار گرافیت روی سطح آند به صورت فلزی رسوب می کنند. این رسوبات فلزی می توانند خطرناک بوده و در بلندمدت باعث اتصال کوتاه داخلی و آسیب جدی به باتری شوند.

نقش حرارت در تخریب باتری (به خصوص در شارژ کامل)

حرارت یکی از بزرگترین دشمنان باتری های لیتیوم-یون است. واکنش های شیمیایی چه واکنش های اصلی شارژ و دشارژ و چه واکنش های جانبی تخریبی با افزایش دما سرعت می گیرند. هنگامی که باتری در حال شارژ شدن است به خصوص با سرعت بالا (شارژ سریع) مقداری حرارت تولید می شود.

ترکیب حرارت بالا و ولتاژ بالا (شارژ کامل) یک سناریوی بسیار مضر برای باتری است. در حالت شارژ کامل باتری در پرانرژی ترین حالت شیمیایی خود قرار دارد و حرارت اضافی باعث می شود واکنش های جانبی مخرب با سرعت بسیار بیشتری رخ دهند. برای مثال تجزیه الکترولیت رشد ناپایدار لایه SEI و سرعت Lithium Plating همگی با افزایش دما تسریع می شوند. به همین دلیل حتی اگر گوشی شما پس از رسیدن به ۱۰۰ درصد جریان شارژ را قطع کند (که اکثر گوشی های مدرن همینطور هستند) اگر در محیط گرمی قرار داشته باشد یا در حین شارژ کامل تحت فشار پردازشی قرار گیرد دمای بالای باتری می تواند آسیب قابل توجهی به سلامت آن وارد کند.

مفهوم چرخه شارژ و ارتباط آن با عمر باتری

عمر مفید باتری های لیتیوم-یون اغلب با تعداد چرخه های شارژ کامل (Full Charge Cycles) سنجیده می شود. یک چرخه شارژ کامل زمانی اتفاق می افتد که مجموع درصد دشارژ باتری به ۱۰۰ درصد برسد به عنوان مثال دشارژ از ۱۰۰٪ به ۰٪ یک چرخه کامل است. همچنین دشارژ از ۱۰۰٪ به ۵۰٪ (۵۰٪ دشارژ) و سپس شارژ مجدد تا ۱۰۰٪ و دوباره دشارژ تا ۵۰٪ (۵۰٪ دشارژ دیگر) مجموعاً یک چرخه کامل محسوب می شود.

با این حال نحوه استفاده از این چرخه ها نیز اهمیت دارد. قرار دادن باتری در انتهای چرخه (شارژ کامل یا دشارژ کامل) استرس بیشتری به آن وارد می کند. به همین دلیل انجام چرخه های جزئی (Partial Cycles) مانند شارژ از ۲۰٪ به ۸۰٪ نسبت به یک چرخه کامل از ۰٪ به ۱۰۰٪ استرس کمتری به باتری وارد کرده و می تواند به افزایش تعداد کل چرخه هایی که باتری می تواند قبل از افت قابل توجه ظرفیت تحمل کند کمک کند. این مفهوم به دلیل کمتر قرار گرفتن باتری در حالت های ولتاژ بالا و پایین رخ می دهد که هر دو حالت برای سلامت شیمیایی باتری مضر هستند.

بهینه سازی شارژ برای افزایش طول عمر باتری

با توجه به حساسیت باتری های لیتیوم-یون به ولتاژ بالا و حرارت بهترین راه برای افزایش عمر مفید آن ها بهینه سازی نحوه شارژ است. هدف اصلی کاهش زمان قرار گرفتن باتری در حالت شارژ کامل و همچنین کنترل دما در حین شارژ است.

• محدود کردن شارژ تا ۸۰ درصد: بسیاری از متخصصان توصیه می کنند که برای استفاده روزمره باتری را فقط تا حدود ۸۰ درصد شارژ کنید. این کار باعث می شود باتری کمتر در معرض ولتاژ بالای ۱۰۰ درصد قرار گیرد و استرس شیمیایی کمتری تحمل کند.
• اجتناب از دشارژ کامل: همانطور که شارژ کامل مضر است دشارژ کامل (رسیدن به ۰ درصد) نیز به باتری استرس وارد می کند. سعی کنید قبل از رسیدن شارژ به زیر ۲۰ درصد گوشی را شارژ کنید.
• استفاده از ویژگی های شارژ بهینه: بسیاری از گوشی های هوشمند مدرن دارای ویژگی هایی مانند «شارژ بهینه» (Optimized Charging در آیفون) یا «محافظت از باتری» (Protect Battery در سامسونگ) هستند. این ویژگی ها با یادگیری الگوی استفاده شما شارژ کامل باتری را تا زمان نیاز شما (مثلاً قبل از بیدار شدن در صبح) به تعویق می اندازند تا باتری برای مدت طولانی در ۱۰۰ درصد باقی نماند. فعال کردن این قابلیت ها به شدت توصیه می شود.
• کنترل دما در حین شارژ: گوشی را در حین شارژ در معرض نور مستقیم خورشید یا محیط های گرم قرار ندهید. استفاده از قاب های ضخیم که مانع دفع حرارت می شوند را محدود کنید. در صورت استفاده از شارژ سریع مطمئن شوید گوشی تهویه مناسبی دارد.

تفاوت شارژ سریع و شارژ معمولی و تاثیر آن ها

شارژ سریع (Fast Charging) فرآیندی است که در آن توان بیشتری (ولتاژ یا جریان بالاتر) به باتری اعمال می شود تا با سرعت بیشتری شارژ شود. در مراحل اولیه شارژ (مثلاً از ۲۰٪ تا ۸۰٪) شارژ سریع می تواند بسیار کارآمد باشد و آسیب چندانی به باتری وارد نمی کند مشروط بر اینکه سیستم مدیریت باتری (BMS) گوشی و شارژر استاندارد باشند و دما کنترل شود.

با این حال شارژ سریع حرارت بیشتری تولید می کند. این حرارت اضافی به خصوص در ترکیب با ولتاژ بالا در نزدیکی شارژ کامل (مثلاً از ۸۰٪ به ۱۰۰٪) می تواند سرعت تخریب شیمیایی باتری را افزایش دهد. اکثر سیستم های شارژ سریع هوشمند هستند و با نزدیک شدن به شارژ کامل سرعت شارژ را کاهش می دهند تا از باتری محافظت کنند. اما به طور کلی استفاده مداوم و بی رویه از شارژ سریع به خصوص در شرایط دمایی نامناسب می تواند در بلندمدت کمی بیشتر از شارژ معمولی به سلامت باتری آسیب بزند. اگر زمان کافی دارید استفاده از شارژر استاندارد یا غیرفعال کردن موقت شارژ سریع می تواند برای سلامت باتری مفید باشد.

تاثیر شارژ شبانه و راهکارهای مدرن

یکی از نگرانی های رایج شارژ کردن گوشی در طول شب است. در گذشته این کار می توانست باعث شود گوشی برای ساعت ها در حالت شارژ ۱۰۰ درصد باقی بماند و به باتری آسیب برساند. با این حال گوشی های هوشمند مدرن و سیستم های مدیریت باتری آن ها بسیار پیشرفته تر شده اند.

هنگامی که گوشی به ۱۰۰ درصد شارژ می رسد جریان شارژ قطع می شود. با این حال ممکن است پس از مدتی شارژ باتری کمی کاهش یابد و گوشی مجدداً به صورت قطره ای (Trickle Charging) شارژ شود تا ۱۰۰ درصد باقی بماند. این فرآیند قطره ای و نگه داشتن باتری در ۱۰۰ درصد برای ساعت ها همان چیزی است که می تواند به سلامت باتری آسیب بزند.

خوشبختانه ویژگی های «شارژ بهینه» در گوشی های جدید دقیقاً برای حل این مشکل طراحی شده اند. این سیستم ها با یادگیری زمان بیدار شدن شما شارژ باتری را در حدود ۸۰ درصد متوقف می کنند و تنها ساعتی قبل از زمانی که معمولاً گوشی را از شارژر جدا می کنید شارژ را از ۸۰ به ۱۰۰ درصد ادامه می دهند. این راهکار هوشمندانه زمان قرار گرفتن باتری در ولتاژ بالا را به حداقل می رساند و امکان شارژ شبانه را بدون نگرانی جدی برای سلامت باتری فراهم می کند. فعال کردن این ویژگی ها در تنظیمات باتری گوشی اکیداً توصیه می شود.

نشانه های کاهش سلامت باتری و زمان تعویض

با گذشت زمان و استفاده سلامت باتری های لیتیوم-یون به تدریج کاهش می یابد. این کاهش سلامت به معنای کاهش ظرفیت نگهداری انرژی و توانایی باتری در ارائه حداکثر عملکرد است. نشانه های اصلی کاهش سلامت باتری عبارتند از:

• کاهش محسوس ظرفیت: باتری زودتر از قبل خالی می شود و نیاز به شارژهای مکرر پیدا می کند.
• خاموش شدن ناگهانی گوشی: حتی زمانی که نشانگر شارژ درصد قابل توجهی را نشان می دهد گوشی به طور ناگهانی خاموش می شود به خصوص هنگام اجرای برنامه های سنگین یا در هوای سرد.
• کاهش عملکرد: گوشی ممکن است کند شود یا برخی قابلیت ها (مانند حداکثر روشنایی صفحه یا سرعت پردازنده) برای حفظ عمر باتری محدود شوند.
• گرم شدن بیش از حد: باتری حتی در استفاده عادی یا هنگام شارژ بیش از حد گرم می شود.
• تغییر شکل فیزیکی: در موارد شدید باتری ممکن است متورم شود که بسیار خطرناک است و نیاز به تعویض فوری دارد.

اکثر سیستم عامل های گوشی های هوشمند مدرن (مانند iOS و Android) بخشی برای نمایش «سلامت باتری» یا «Battery Health» دارند که درصدی از ظرفیت اولیه باتری را نشان می دهد. زمانی که این درصد به حدود ۸۰٪ یا کمتر کاهش یابد معمولاً زمان آن رسیده است که به فکر تعویض باتری باشید تا عملکرد و عمر مفید گوشی شما بازیابی شود.

باورهای غلط رایج درباره شارژ باتری

درباره شارژ باتری موبایل باورهای غلط زیادی وجود دارد که مربوط به فناوری های قدیمی تر باتری (مانند نیکل-کادمیم) هستند و برای باتری های لیتیوم-یون امروزی صدق نمی کنند.

آیا شارژ کردن گوشی در طول شب مضر است؟

در گوشی های مدرن با قابلیت شارژ بهینه شارژ شبانه معمولاً ضرر جدی ندارد زیرا سیستم مدیریت باتری از شارژ کامل طولانی مدت جلوگیری می کند. اما در گوشی های قدیمی تر یا بدون این قابلیت نگه داشتن باتری در ۱۰۰٪ برای ساعت ها می تواند به مرور زمان به سلامت آن آسیب بزند.

بهترین درصد برای نگه داشتن شارژ باتری چقدر است؟

برای به حداکثر رساندن طول عمر باتری ایده آل این است که سطح شارژ را بین ۲۰ تا ۸۰ درصد نگه دارید. این محدوده کمترین استرس را به ساختار شیمیایی باتری وارد می کند و تعداد چرخه های مفید آن را افزایش می دهد.

آیا استفاده از فست شارژ همیشه برای باتری بد است؟

خیر استفاده از شارژ سریع در محدوده شارژ پایین (مثلاً زیر ۸۰ درصد) و در شرایط دمایی مناسب آسیب قابل توجهی به باتری نمی زند. اما شارژ سریع در نزدیکی ۱۰۰ درصد و در دمای بالا می تواند استرس و حرارت بیشتری تولید کرده و به مرور زمان کمی بیشتر از شارژ معمولی به باتری آسیب بزند.

چگونه سلامت باتری گوشی خود را بررسی کنیم؟

در اکثر گوشی های هوشمند (iOS و Android) می توانید با مراجعه به تنظیمات (Settings) و بخش «باتری» (Battery) گزینه ای برای مشاهده «سلامت باتری» (Battery Health) یا اطلاعات مشابه پیدا کنید که درصدی از ظرفیت اولیه باتری را نمایش می دهد.

آیا باید منتظر بمانم تا شارژ گوشی کاملاً تمام شود و خاموش شود؟

خیر برای باتری های لیتیوم-یون نیازی به دشارژ کامل (تا ۰ درصد) نیست. این کار حتی می تواند به باتری استرس وارد کند. بهتر است قبل از رسیدن شارژ به درصد بسیار پایین اقدام به شارژ مجدد کنید.