Baterie w komputerach osobistych i telefonach

Bateria to bez wątpienia jeden z najważniejszych elementów każdego laptopa, smartfona i innej przenośnej elektroniki. Dzięki nim urządzenia te mogą działać praktycznie wszędzie – i to bez dostępu do prądu, co jeszcze kilkadziesiąt lat temu było w ogóle nie do pomyślenia. Dlatego też w poniższym artykule zdradzimy, jak skutecznie przedłużyć żywotność baterii w swoich urządzeniach. Przeczytaj i dowiedz się więcej!

 

Mały przedmiot o wielkiej mocy

 

Baterie do laptopów i telefonów bardzo często są bagatelizowane. A szkoda, ponieważ to właśnie one są niezbędnym elementem wielu codziennych czynności. W dodatku nie tylko do przenośnej elektroniki, ale i do zasilania awaryjnego urządzeń medycznych, telekomunikacyjnych itd. Możliwość zastosowania baterii w naprawdę wielu urządzeniach przyczyniła się do tego, że są one dostępne nie tylko w różnych rozmiarach, ale kształtach. Co więcej, baterie litowo-jonowe są stosowane nie tylko do laptopów, ale i zasilania pojazdów takich jak e–rowery, elektroniczne hulajnogi oraz samochody. Z kolei najmniejsze baterie tego typu są o ponad 60 000 razy mniejsze niż bateria AAA!

 

 

 

Pierwsze baterie

 

Baterie litowo-jonowe zostały wynalezione już w roku 1912 roku przez amerykańskiego fizyka i chemika George Newton Lewis. Jednak w sprzedaży pojawiły się one niemalże dopiero 60 lat później – stało się bowiem to w 1970 roku. Opóźnienie to wynika z faktu, iż naukowcy zmagali się z ich wytrzymałością, która na początku pozostawiała wiele do życzenia. Pierwszym dużym przełomem w pracach nad nimi okazało się wynalezienie akumulator kwasowo–ołowiowy, co miało miejsce w 1917 roku. Co ciekawe, jego twórcą była kobieta – Martha C. Weston, która de facto opatentowała swój wynalazek już w 1859 roku, mając zaledwie 17 lat! To właśnie ten wynalazek zainspirował późniejszych twórców baterii na całym świecie. Jak się jednak okazuje, baterie mogą istnieć znacznie dłużej, niż nam się to wydaje! Właśnie do takich wniosków prowadzą dowody archeologiczne, w tym m.in. odkryty w 1938 roku w Iraku cylinder, który był skonstruowany z miedzianych i żelaznych obręczy. Innym przykładem takich zabytków są zdaniem archeologów również prototypy baterii, których stosowano przed okresem kalifatu Abbasydów, czyli w czasach poprzedzających VIII w. p.n.e. Skupiając się na faktach, warto jednak wspomnieć, że w sprzedaży komercyjnej baterie litowo-jonowe zadebiutowały dopiero w 1991 roku. Wszystko za sprawą firmy Sony, która zastosowała je w swoich kamerach. Wkrótce potem wyparły one popularne dotychczas baterie niklowo-kadmowe.

 

Z czego jest zbudowana bateria do laptopa?

 

Stosowane w laptopach i smartfonach baterie litowo-jonowe w znacznej mierze składają się z litu, który używany jest do ich produkcji już od bardzo wielu lat. Wszystko za sprawą niezwykłych właściwości tego metalu. Lit wyróżnia się m.in. małą masę atomową, co przekłada się na to, iż posiada on wyższą gęstość energii i mocy. To właśnie te cechy sprzyjają gromadzeniu energii, dzięki czemu lit stał się idealnym materiałem do stworzenia akumulatorów. Nic więc dziwnego, że obecnie są one najczęściej spotykanym typem baterii oraz że wyparły one akumulatory niklowo-kadmowe, które nie były aż tak wydajne.  Podstawą konstrukcji każdego akumulatora stanowią ogniwa, które są zbudowane z elektrolitu, elektrody oraz separatora. To właśnie te elementy odpowiadają za gromadzenie energii oraz jej wykorzystywanie w celu zasilania urządzenia. Co więcej, w teorii każdy akumulator może składać się z dowolnej liczby ogniw. W przypadku baterii do laptopów jest to zwykle od 6 do 8 ogniw.

 

Ołów na wagę złota

 

dangerKolejnym ważnym metalem, który tworzy baterie, jest ołów. Jak się okazuje, pierwiastek ten nie jest łatwy do zdobycia. Naturalnie występuje on bowiem w naprawdę nie wielu miejscach na świecie. Metal ten powstaje na niskim poziomie w skorupie ziemskiej. Jeszcze do 2004 roku liderem w największe wydobyciu były Chiny, które tytuł ten utraciły na rzecz Australii. Obecnie ołów wydobywa się także w Korei Północnej oraz wielu krajach byłego Związku Radzieckiego. Największym wyzwaniem jest jednak to, że metal ten wymaga uszlachetnienia. W praktyce więc oznacza to, że po wydobyciu ołów musi zostać oczyszczony. Dopiero potem zostanie on przetopiony w metal – na szczęście jednak nie wymaga on wielu rafinacji. Konieczność obróbki tego pierwiastka wymaga jednak, by dalszej obróbce poddawano je w miejscu wydobycia. Nic więc dziwnego, że najwięksi producenci akumulatorów na świecie pochodzą z Japonii i Korei.

 

Jakie są rodzaje baterii?

 

W sprzedaży można znaleźć kilka różnych rodzajów baterii do laptopa. I choć na pierwszy rzut oka działają one w ten sam sposób, różnią się one od siebie pod kilkoma względami. Znajdujące się w telefonach, laptopach innych urządzeniach elektrycznych baterie można podzielić np. ze względu na materiał zastosowany do stworzenia baterii.

 

Baterie litowo-jonowe

 

Oznaczane technicznie jako Li-Ion to najczęściej spotykane rodzaje akumulatory to baterie litowo-jonowe. Używa się ich nie tylko w urządzeniach mobilnych czy komputerach, ale i do zasilania e-rowerów, elektrycznych hulajnóg i samochodów. Tego typu baterie można spotkać prawie w każdym urządzeniu elektrycznym, a wszystko to za sprawą ich długiej żywotności i wydajności. Z kolei niska waga sprawia, że są one idealne do zasilania urządzeń przenośnych. Również ważny jest także lit, którego obecność zapewnia baterii lepszej żywotności. Niestety jednak pomimo bardzo wielu zalet, akumulatory litowo-jonowe mają również kilka istotnych wad. Największą, z nich jest to, że źle znoszą one pełne rozładowanie. Dlatego też ich użytkownicy muszą pamiętać o tym, by nie dopuścić do całkowitego rozładowania baterii. Istotnym minusem jest także podatność baterii litowo-jonowych na działanie wysokiej temperatury. Pozostawienie ich na słonecznym miejscu może stać się przyczyną trwałego uszkodzenia akumulatora. Kolejnym minusem jest ich bardzo mała tolerancja na spadki napięcia, w którego obliczu mogą zostać zniszczone. Co ciekawe, baterie litowo-jonowe wynalazł Gilbert Newton Lewis, których prototyp opracował w 1912 roku. I chociaż wynalazek ten na zawsze odmienił oblicze ludzkości, a jego pomysłodawca zdobył aż 41 nominacji do Nagrody Nobla (w tym również za baterie) – nigdy nie otrzymał tej prestiżowej nagrody.

 

Baterie litowo-polimerowe

 

Oznaczane techniczne jako Li–Poly, są to nowoczesne baterie do laptopów. W porównaniu do tradycyjnych baterii litowo-jonowych, modele polimerowe wyróżniają się minimalnie wyższym napięciem (0,1 V) oraz znacznie większą gęstością mocy akumulatora. To z kolei wpływa na ich wytrzymałość oraz krótszy czas pracy. Niestety jednak i one mają wady – w dodatku praktycznie identyczne jak w przypadku standardowych akumulatorów litowo-jonowych.

 

Podział baterii ze względu na pojemność

 

Pod względem pojemności wyróżnia się trzy podstawowe rodzaje. Są to m.in.:

• Bateria standardowa – to z reguły akumulator, jaki znajduje się w zestawie z laptopem. W niektórych komputerach jest zainstalowana na stałe, a w innych da się ją jednak wyciągnąć. Zwykle są zbudowane z 4 komór, co sprawia, że można ich używać do kilku godzin. Oczywiście w zależności od tego, jak bardzo obciążony jest notebook. Nie jest to jednak sprzęt dla wymagających. Jego ogniwa i inne użyte do ich budowy podzespoły zwykle są słabej jakości i o małej pojemności do 4400 mAh.

• Bateria o zwiększonej ilości ogniw – to akumulator dla osób, które dużo pracują na komputerze i często używają go z dala od dostępu do prądu. Mają od 6, do nawet 9 ogniw i w przeciwieństwie do zwykłych baterii mogą pracować minimum dwukrotnie dłużej. Pojemność takiego modelu może wynieść nawet do 7800 mAh. Ponadto taka bateria ma również zwiększoną żywotność, które może mieć do ok. 700 cykli. Warto jednak wziąć pod uwagę, że dodanie większej ilości ogniw sprawi, że laptop będzie delikatnie podniesiony i nachylony do przodu.

• Bateria o zwiększonej pojemności ogniw – to baterie dla najbardziej wymagających użytkowników, które na jednym ładowaniu mogą pracować nawet do kilkunastu godzin! Efekt ten osiąga się poprzez dodanie bardziej pojemnych ogniw w baterii, co nie wpływa tak bardzo na zmianę rozmiaru baterii w notebooku. Ich pojemność zaczyna się od 7800 mAh, a dzięki nieustającym pracom producentów baterii, parametr ten ciągle zwiększa swoją górną granicę.

 

Baterie w komputerach i telefonach mogą być niebezpieczne

 

Jak wspominaliśmy, baterie pozostawione na słońcu lub w ciepłym miejscu, mogą ulec uszkodzeniu. Jak się również okazuje, mogą one stać się przyczyną powstania pożaru. Baterie litowe mogą się bowiem samoczynnie zapalić w wyniku przegrzania. Powodem tego jest fakt, iż akumulator zawiera wewnątrz roztwór elektrolitu, który w większości przypadków jest palny. Problem jest na tyle poważny, że jeszcze kilka lat temu japoński Panasonic wycofał ze sprzedaży 43 000 baterii do laptopów. Powodem stało się potencjalne zagrożenie pożarowe, jakie akumulatory te ze sobą niosły. To jednak niejedyny taki przypadek. Jednym z najbardziej spektakularnych zagrożeń pożarowych wywołanych przez baterię był Boeing. W 2013 roku przez świat przeszła fala samozapłonów baterii w samolotach. Jeszcze w tym samym roku Boiening musiał podjąć decyzję o wstrzymaniu 50 ze swoich Dreamlinerów. Wypadki tego typu zakończyli naukowcy z Forschungszentrum Jülich, którzy wynaleźli baterię ze stałym elektrolitem, co wyeliminowało zagrożenie pożarem.

 

Poważnym zagrożeniem przez pewien czas były również elektrolity akumulatorów litowo-jonowych. Akumulatory te przewożone w samolotach wielokrotnie  stawały się ofiarami spontanicznego samozapłonu. Spowodowane było to dużymi różnicami ciśnienia i temperatury, jakim był one poddane na wysokości. Co ciekawe, do ich zapłonu dochodziło także na lądzie, czego przykładem są niedawne Mistrzostwa Świata E elektrycznego spin-offu MotoGP. Z tego powodu była to pierwsza i ostatnia impreza tego typu.

 

Zainfekowane baterie działają dłużej

 

Co ciekawe, baterie zarażone wirusami mogą działać dłużej. Udowodnili to naukowcy z Massachusetts Institute of Technology, którzy wpadli na pomysł zainfekowania baterii litowo-tlenowych wirusami. Tym samym doszło do zwiększenia mocy akumulatorów, ponieważ drobnoustroje zaczęły tworzyć w akumulatorach cienkie druty. Dodatkowo uczyniło je to lekkimi, co w połączeniu z większą mocą zwiększyło także zasięg pojazdów zasilanych w ten sposób. Powstanie jeszcze lżejszych baterii pojazdów elektrycznych w przyszłości z pewnością jeszcze zwielokrotni osiągi w tych autach.

 

Jak używać baterii w laptopie, by służyła jak najdłużej?

 

Stosowane jeszcze kilka lat temu baterie litowo-jonowe miały niską pojemność, co pozwalało na około 2 godziny pracy. Mankament ten nadrabiały jednak długą żywotność – niektóre z nich działały nawet do 5 lat od momentu zakupu. I choć dziś te parametry są jeszcze lepsze, niestety nie ma baterii idealnych. Każda z nich straci bowiem kiedyś swoją żywotność. Branża zajmująca się produkcją baterii każdego roku zarabia na tym miliardy – tylko w 2018 roku wyceniono ją na ponad 61 miliardów dolarów! W dodatku ze względu na ilość odkryć jest to jeden z najszybciej rozwijających się rynków na całym świecie.

Mimo to, stworzone dotychczas baterie do laptopów mają ograniczoną liczbę cykli ładownia. Średnio parametr ten wynosi ok. 500 cykli. Z każdym kolejnym ładowaniem bateria działa więc nieco gorzej i zaczyna się wolniej ładować. Przy ostatnim z cykli jej naładowanie, nawet częściowe nie będzie już możliwe. Komputer lub telefon będzie wiec musiał być podłączony do gniazda na stałe. Istnieje jednak kilka sposobów na to, by skutecznie wydłużyć żywotność akumulatora. Poniżej przedstawiamy te najważniejsze.

 

1. Całkowite rozładowywanie i ładowanie baterii do pełna

 

Jeszcze kilka dekad temat twórcy telefonów komórkowych zalecali, by ładować je dopiero w momencie, gdy poziom baterii będzie dosięgał 0. Obecnie jednak dużo się pozmieniało – producenci baterii ostrzegają przed ich całkowitym rozładowaniem. Prowadzi to bowiem do zmniejszenia wydajności i pogorszeniem kondycji akumulatora. Dlatego, aby nie skrócić jej żywotności, zaleca się ładowanie urządzenia, gdy jest ono naładowane w 20–30%. Podobnie jest również z ładowaniem baterii. Biorąc pod uwagę, że w trakcie ładowania wzrasta temperatura baterii, odradza się jej ciągłego ładowania.

Warto również zrezygnować z ładowania akumulatora w sytuacji, gdy nie jest on rozładowany do poziomu 20–30%. Biorąc pod uwagę ograniczoną ilość cykli ładowania, należy pamiętać o tym, że każde niepełne ładowanie baterii również wlicza się do cyklu. Oznacza to więc, ładując akumulator naładowany w 60%, tak naprawdę tracimy cykl, który można było przeznaczyć na naładowanie baterii rozładowanej do 30%. Należy więc unikać ładowania sprzętu, gdy nie ma takiej potrzeby. Natomiast w przypadku, gdy urządzenie wyłączy się z braku prądu, jak najszybciej trzeba podłączyć je do źródła zasilania, a następnie w miarę możliwości naładować baterię do pełna.

 

2. Przegrzewanie się laptopa

 

Równie istotnym powodem krótszej żywotności akumulatora jest doprowadzanie komputera lub telefonu do stanu przegrzania. Zdecydowana większość sprzętów zasilanych bateriami źle nosi ekspozycję na słońce oraz działanie wysokich temperatur. Dlatego też lepiej unikać tych czynników i nie zostawiać sprzętu np. na słońcu. Z kolei osobom, których sprzęt podczas pracy przegrzewa się samoistnie, poleca się stosować podkładki chłodzące. Ponadto zaleca się również unikania trzymania sprzętu na kolanach lub na miękkiej powierzchni, która może zablokować wlot powietrza. Jeśli nie będzie on drożny, bateria będzie narażona na przegrzanie, co negatywnie wpłynie na jej żywotność.

 

3. Dobrej jakości ładowarka

 

Kolejnym ważnym czynnikiem, który obniża żywotność baterii w laptopach i telefonach, jest stosowanie nieoryginalnych ładowarek i kabli USB. Co więcej, stosowanie sprzętu, który nie był w zestawie z komputerem, może prowadzić do poważnych awarii. Może się bowiem okazać, że nie jest ono dostosowane do parametrów laptopa. Słabej jakości ładowarka rodem z Chin, może doprowadzić m.in. do niebezpiecznego spięcia. Warto się więc zawsze zastanowić, czy zakup tańszego zamiennika ładowarki lub użycie kabla pożyczonego od kogoś, będzie tego warte.

 

4. Sposób użytkowania

 

Żywotność baterii zależy także od tego, w jaki sposób korzysta się z danego sprzętu. Laptopy rozładowują się szybciej, gdy się na nich intensywnie gra lub ogląda filmy. Tempo rozładowywania zwiększa się z każdą kolejną aplikacją, której właśnie używa się na komputerze – tak samo jak w telefonie. Dlatego też zawsze warto zamykać nieużywane programy. Dzięki temu bateria szybko się nie rozładuje. Co więcej, nie tylko aplikacje tak działają na baterię w komputerze. Kolejnym ważnym czynnikiem są podłączone do laptopa urządzenia peryferyjne, w tym m.in. myszka, skaner, drukarka, a w przypadku telefonu – również i słuchawki. Im większa ilość sprzętu podpiętego pod komputer, tym niestety wzrośnie jego zużycie energii, a tym samym skróci czas działania baterii.

 

5. Wyjmowanie baterii z komputera

 

Wśród użytkowników laptopów bardzo często można spotkać się z błędnym przekonaniem, że wyjęcie baterii z laptopa uchroni ją od zużycia. Nie trzeba chyba jednak wspominać, że jest to jedynie mitem. W rzeczywistości bowiem w trakcie użytkowania komputera, czy telefonu nie powinno się wyciągać baterii. Nawet jeżeli jest taka możliwość i producent urządzenia umożliwia jej wyjęcie. Akumulator z notebooka powinno się wyjmować jedynie w ściśle określonych sytuacjach, np. gdy się wie, że komputer nie będzie używany przez dłuższy. Wynika to z faktu, iż bateria w laptopie czy telefonie rozładowuje się nawet wtedy, gdy z urządzenia nikt nie korzysta. Po kilku dniach będzie ona całkowicie rozładowana. Aby więc nie doszło do uszkodzenia mechanicznego baterii, zaleca się ją wyjąć. W przeciwnym razie zbyt niski poziom napięcia może doprowadzić do zablokowania kontrolera, który jest odpowiedzialny za komunikację między laptopem a baterią.

 

6. Niskie temperatury

 

Równie zabójcze dla żywotności baterii jak upały, są skrajnie niskie temperatury. Nieprawdą jest również to, że zamrożenie baterii przywraca jej dawną pojemność. Poddanie akumulatora działaniu ujemnych temperatur wpływa na chemikalia, które znajdują się wewnątrz baterii. Pod wpływem niskich temperatur zachodzą bowiem liczne procesy chemiczne, które w efekcie osłabiają działanie akumulatora. Co ciekawsze, w temperaturze poniżej 0°C gwałtownie spada pojemność baterii. W praktyce więc oznacza to, że będzie ona działała znacznie krócej niż w normalnych warunkach.

 

 

7. Oszczędzanie baterii

 

Bardzo korzystnie na żywotność baterii w laptopach wpływają także zabiegi mające na celu oszczędzanie akumulatora. Mowa wiec tu o czynnościach, które podobnie jak zamykanie niepotrzebnych programów w tle, wpływają na wydajność pracy urządzenia. Na oszczędzania energii w laptopie wpływają również zabiegi takie jak zmniejszenie jasność ekranu oraz wybieranie oszczędnych trybów pracy. Z kolei w telefonie komórkowym wystarczy pozamykać niepotrzebne aplikacje. Największych efektów przynosi jednak przełączenie smartfonu w tryb samolotowy. Dzięki temu zyska się więcej czasu pomiędzy kolejnymi ładowniami.

 

8. Sprawdzenie stanu baterii

 

Ostatnią z rzeczy, jakie można zrobić, by wydłużyć działanie baterii, jest regularne sprawdzanie jej stanu – przy czym mowa tu nie o poziomie jej naładowania, a o cyfrowym dobrostanie. Parametr ten można na bieżąco kontrolować za pomocą dedykowanej do tego programu lub aplikacji w telefonie. Dzięki temu sprawdzi się nie tylko poziom naładowania, ale i wiele innych, cennych parametrów. Niekiedy z takich aplikacji można wyczytać informacje takie jak pozostała liczba cykli ładowania oraz które z aplikacji pożerają najwięcej baterii. Dane te są niezwykle ważne – pozwalają one bowiem wyeliminować czynniki pożerające najwięcej energii. 

 

Drugie życie baterii

 

Wymienione powyżej sposoby pomogą Ci w wydłużeniu żywotności baterii w urządzeniach zasilanych elektrycznie. Niestety jednak nie są one w stanie całkowicie rozwiązać tego problemu – akumulator prędzej czy później będzie wymagał wymiany. W przypadku, gdy żywotność baterii w Twoim urządzeniu chyli się ku końcowi, zawsze możesz pomyśleć o jej zregenerowaniu. Regeneracja baterii to zabieg, który polega na wymianie zużytych ogniw na nowe. Dzięki temu akumulator ponownie zaczyna pracować dłużej – oczywiście pod warunkiem, że do regeneracji zastosowano oryginalne części. W ostateczności można również wymienić baterię na nową. Jej regeneracja jest jednak znacznie tańszym rozwiązaniem, a w dodatku całkowicie w zgodzie z filozofią zero waste oraz ekologicznym stylem życia.  

Warto o tym pamiętać, zwłaszcza ze względu na to, że akumulatory niestety nie podlegają pełnemu recyklingowi. I Choć baterie można łatwo poddać temu zabiegowi, niestety nie nadają się w 100% do recyklingu. Powodem są zawarte w nich chemikalia, które ze względu na to, że są toksyczne, muszą zostać zutylizowane w całkowicie bezpieczny sposób. W przeciwnym razie mogą być one szkodliwe dla ludzi, zwierząt i całego środowiska. Reszta komponentów, które zostały wykorzystane do produkcji baterii, może natomiast zostać ponownie wykorzystywana. Tu się więc pojawia pytanie, kto i do czego je wykorzystuje?

Koniec żywotności akumulatora w laptopie nie oznacza, że surowce wykorzystane do jego produkcji pójdą na marne. Wręcz przeciwnie, materiały te mogą zostać ponownie wykorzystane do innych celów. Świetnym tego przykładem jest wtórne wykorzystanie ogniw, jakie się w nich pojawiają. Baterie do laptopów są skonstruowane w taki sposób, że nawet jedno zepsute ogniwo może zaważyć na działaniu akumulatora. Bardzo często zdarza się, że powodem awarii jest jedno ogniwo – wystarczy więc je wymienić. Dlatego też baterie laptopów, które zostały uznane za niesprawne, można przeznaczyć do naprawy innych jednostek. Ogniwa ta są bowiem w pełni wartościowe – nic więc dziwnego, że można je znaleźć na rynku wtórnym. Co więcej, nie muszą być one wykorzystywane jedynie do naprawy baterii w innych laptopach. Z powodzeniem można je wykorzystać także do naprawy ogniw w innych sprzętach, np. w latarkach.