Išmaniųjų telefonų pramonė reklamuoja revoliucines baterijų technologijas kaip artimiausią sprendimą nuolatiniam nerimui dėl įkrovimo. Kietosios būsenos elektrolitai ir grafeno patobulinimai demonstruoja puikų našumą kontroliuojamomis laboratorinėmis sąlygomis. Tačiau tarp šių kontroliuojamų rezultatų ir kasdienio naudojimo modelių vis dar yra didelis atotrūkis. Lieka klausimas, ar šios inovacijos tikrai gali užtikrinti savaitės trukmės autonomiją, ar tik prailgina baterijos veikimo laiką keliomis dienomis.
Kietųjų baterijų technologijos supratimas
Kietosios baterijos reiškia esminį pokytį energijos saugojimo srityje, nes tradicinėse ličio jonų baterijose esantis skystas elektrolitas pakeičiamas kieta medžiaga. Šis struktūrinis pokytis suteikia reikšmingų privalumų: didesnį energijos tankį, greitesnį įkrovimą ir didesnį saugumą, nes pašalinami degūs skysti komponentai.
Kietasis elektrolitas leidžia tankiau judėti jonams tarp elektrodų, todėl talpa gali būti dvigubai didesnė nei tradicinių baterijų. Didžiausi gamintojai ir mokslininkai aktyviai plėtoja šią technologiją, tačiau gamybos sunkumai išlieka. Dabartiniai prototipai yra perspektyvūs ilgesniam prietaisų naudojimui, tačiau gamybos masto didinimas išlaikant ekonomiškumą kelia sunkumų. Techniniai sunkumai turėtų būti išspręsti per artimiausius trejus–penkerius metus, todėl tikimasi, kad šios baterijos bus pradėtos komerciškai tiekti išmaniesiems telefonams.
Grafenu sustiprintų ląstelių pažadas
Papildydamos kietojo kūno technologijos plėtrą, grafenu sustiprintos baterijos elementai siūlo dar vieną būdą pratęsti prietaisų tarnavimo laiką. Išskirtinis grafeno elektrinis laidumas ir didelis paviršiaus plotas leidžia greitesnį įkrovimą ir didesnį energijos tankį. Mokslininkai įrodė, kad grafeno pagrindu pagaminti anodai ir katodai sumažina vidinį pasipriešinimą, taip sumažindami šilumos susidarymą veikimo metu. Šis pažangus sprendimas padeda išspręsti tiek talpos, tiek ciklo trukmės problemas.
Tačiau grafeno gamyba dideliais kiekiais tebėra ekonomiškai sudėtinga. Keletas gamintojų, tarp jų „Samsung“ ir „Tesla“, investavo nemažai lėšų į komercines taikymo galimybes. Nors grafenu sustiprinti elementai, derinant su kitomis technologijomis, tikrai žada savaitės trukmės baterijos veikimą, plačiai paplitęs vartotojų naudojimas priklauso nuo dabartinių gamybos kliūčių pašalinimo ir sąnaudų klausimų sprendimo.
Laboratorinių tyrimų rezultatai ir realaus pasaulio veikimas
Nors grafenu sustiprintos baterijos kontroliuojamomis laboratorinėmis sąlygomis demonstruoja įspūdingus veikimo rodiklius, skirtumas tarp eksperimentinių rezultatų ir vartotojų patirties išlieka didelis. Laboratorinėmis sąlygomis pašalinami kintamieji, kurie turi įtakos realaus naudojimo sąlygoms: temperatūros svyravimai, įkrovimo įpročiai, programų naudojimo modeliai ir procesoriaus poreikiai. Gamintojai paprastai matuoja baterijos veikimo trukmę optimaliomis sąlygomis, kai foninė veikla yra minimali. Vartotojų įrenginiai veikia įvairiomis aplinkybėmis, o jų naudojimo modeliai yra nevienodi. Intensyvaus žaidimo ar vaizdo transliacijos metu susidariusi šiluma greičiau sumažina našumą, nei numato laboratoriniai bandymai. Aplinkos veiksniai, tokie kaip šaltas oras, žymiai sumažina talpą. Pramonės ekspertai įspėja, kad savaitės trukmės baterijos veikimo laikas, nors teoriškai ir pasiekiamas, gali reikalauti žymių vartotojo elgesio pokyčių, o ne vien tik aparatūros patobulinimų.
Kaip šiuolaikinės programėlės eikvoja baterijos energiją
Dauguma išmaniųjų telefonų programėlių sunaudoja neproporcingai daug baterijos energijos dėl nuolatinės veiklos fone, vietos sekimo ir duomenų sinchronizavimo. Socialinės medijos platformos, žinučių programėlės ir transliacijos paslaugos reguliariai atnaujina turinį net ir tada, kai yra neaktyvios, todėl baterijos atsargos išeikvojamos labai greitai. Vietos nustatymo paslaugos, pvz., GPS navigacija ir orų programėlės, nuolat naudojasi aparatūros jutikliais. Šiuolaikinės programėlės dažnai palaiko nuolatinį interneto ryšį, kad galėtų siųsti pranešimus ir atnaujinimus realiuoju laiku.
Tyrimai rodo, kad trečiųjų šalių programos kartu sudaro 60–80 % baterijos išeikvojimo tipiniuose įrenginiuose. Vienu metu veikiančios foninės operacijos dar labiau didina problemą. Netgi efektyvumui sukurtos programos gali turėti didelį poveikį baterijos tarnavimo laikui, kai vienu metu veikia daug programų, iš dalies panaikindamos baterijos technologijos patobulinimus.
Nuolatinio ryšio poveikis ištvermei
Kiek žymiai nuolatinis ryšys sumažina baterijos tarnavimo laiką? Nuolatinė tinklo veikla turi didelį poveikį baterijos tarnavimo laikui. Išmanieji telefonai, palaikantys nuolatinį 4G arba 5G ryšį, sunaudoja žymiai daugiau energijos nei tie, kurie yra budėjimo režime. Fono duomenų sinchronizavimas, push pranešimai ir vietos nustatymo paslaugos nuolat reikalauja procesoriaus veikimo. Tyrimai rodo, kad nuolat prijungti įrenginiai išeikvoja baterijas 30–40 % greičiau nei tie, kurių ryšys yra ribotas.
Vartotojai, kurie išjungia nebūtinas paslaugas, pastebi žymiai ilgesnį baterijos tarnavimo laiką. Atsiranda paradoksas: norint pasiekti savaitės trukmės baterijos tarnavimo laiką, vartotojai turi paaukoti nuolatinį ryšį, kurio reikalauja šiuolaikinis gyvenimas, o tai riboja praktinį baterijos tarnavimo laiko pratęsimo teiginių pritaikomumą.
Greito įkrovimo sistemos: greitis ir ilgaamžiškumas
Greito įkrovimo technologija gamintojams ir vartotojams kelia esminį kompromisą: greitas energijos papildymas prieš ilgalaikę baterijos būklę.
Tyrimai rodo, kad greitas įkrovimas sukelia per didelį šilumos susidarymą, dėl kurio ličio jonų elementai susidėvi greičiau nei naudojant įprastus metodus. Aukšta įtampa ir srovė, tekanti per baterijas, didina vidinių komponentų apkrovą, sumažindama bendrą tarnavimo laiką. Tyrimai rodo, kad standartiniu greičiu įkrautos baterijos po 500 ciklų išlaiko 80–90 % talpos, o greitai įkrautos baterijos – tik 70–80 %.
Gamintojai vis dažniau diegia šilumos valdymo sistemas ir prisitaikančius įkrovimo algoritmus, siekdami sumažinti žalą. Tačiau norint pasiekti savaitės trukmės baterijos veikimo laiką, reikia suderinti agresyvias įkrovimo galimybes su elementų išsaugojimu, o tai reikalauja technologinių kompromisų, kurie kelia iššūkį dabartiniams pramonės standartams.
Dabartiniai rinkos lyderiai ir jų teiginiai
Keletas didžiųjų išmaniųjų telefonų gamintojų dabar nuolat reklamuoja baterijos ilgaamžiškumą kaip konkurencinį pranašumą. „Apple“ teigia, kad jos naujausi modeliai užtikrina iki 26 valandų standartinio naudojimo, o „Samsung“ reklamuoja prisitaikančią baterijos technologiją, kuri prailgina naudojimo laiką, palyginti su tradiciniais įvertinimais. „Xiaomi“ pademonstravo prototipinius įrenginius, kurie, esant vidutiniam energijos suvartojimui, gali veikti visą savaitę.
Tačiau šie teiginiai labai skiriasi priklausomai nuo naudojimo modelių, ekrano ryškumo ir tinklo ryšio. Nepriklausomi bandymai dažnai atskleidžia neatitikimus tarp gamintojo specifikacijų ir realaus veikimo. Vartotojai turėtų atidžiai išnagrinėti bandymų metodikas, kuriomis grindžiami tokie teiginiai. Tikrasis savaitės trukmės baterijos veikimas vis dar yra nepasiekiamas pagrindiniams įrenginiams, nors laipsniški patobulinimai ir toliau artėja prie šio etalono.
Realistiškų lūkesčių nustatymas dėl baterijos veikimo trukmės
Vartotojai dažnai susiduria su perdėtomis baterijos savybėmis, kurios labai skiriasi nuo įprastų naudojimo scenarijų. Gamintojai dažnai matuoja baterijos veikimo trukmę idealiomis sąlygomis: minimalus ekrano ryškumas, išjungtos ryšio funkcijos ir nedidelis naudojimas, kurio dauguma vartotojų niekada nepasiekia.
Realios sąlygos priklauso nuo individualių įpročių, įskaitant ekrano veikimo laiką, programėlių naudojimą, tinklo ryšį ir apdorojimo poreikius. Telefonas, kurio baterija, kaip reklamuojama, veikia septynias dienas, vidutiniškai naudojamas gali veikti tris ar keturias dienas. Suprasdami šį skirtumą tarp laboratorinių specifikacijų ir praktinio veikimo, vartotojai gali priimti pagrįstus pirkimo sprendimus. Techniniai vertintojai paprastai atlieka nepriklausomus bandymus, kad pateiktų tikslesnius bazinius lūkesčius, atitinkančius tikrą vartotojų elgesį.