Ich habe einen merkwürdigen Trend bei den in Smartphones und Tablets verwendeten Lithium-Ionen-Batterien festgestellt: Anstelle der für die meisten Li-Ionen-Batterien in anderen Arten von Verbrauchergeräten typischen 3,6 V oder 3,7 V pro Zelle werden 3,8 V-Batterien verwendet auf eine maximale Spannung von 4,35 V aufgeladen (dies ist sowohl bei meinem Nexus 5X als auch bei meinem Nexus 9 der Fall). In mindestens einem Fall (dem LG G5-Akku ) hat der Akku eine Nennspannung von 3,85 V und wird auf 4,4 V aufgeladen.
Was ist mit diesen Hochspannungs-Li-Ionen-Zellen? Ich kann verstehen, dass die höhere Spannung zu mehr Gesamtenergie führt, aber warum sollte man eine höhere Spannung anstelle einer nur höheren Kapazität anstreben (wie dies bei 18650-Zellen der Fall ist)? Gibt es einen Nachteil bei der Verwendung dieses Batterietyps?
Eine hier beginnende Chat-Diskussion legt nahe, dass diese höhere Spannung spezifisch für Li-Poly-Batterien ist und nicht für zylindrische Zellen wie 18650 oder prismatische Zellen wie die in Kompaktkamerabatterien verwendeten gilt. Ist das tatsächlich der Fall?
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Antworten:
Daher habe ich einige Nachforschungen angestellt und festgestellt, dass es in jüngster Zeit Fortschritte in der Batterietechnologie gibt, mit denen LiPo-Zellen, die sowohl in Mobilgeräten als auch in Hobby- / RC-Anwendungen verwendet werden, bei höheren Spannungen betrieben werden können. Insbesondere wird in der Anode ein Silizium-Graphen-Additiv verwendet, um bei höheren Spannungen vor Korrosion zu schützen und diese auf 4,35 V oder sogar 4,4 V aufzuladen. Dies führt zu einer etwas höheren Energiedichte, aber das Laden des Akkus auf höhere Spannungen kann die Lebensdauer verkürzen.
Aufgrund des hohen Stromverbrauchs mobiler Geräte ist eine hohe Energiedichte wichtiger als jedes andere Merkmal. Dies bedeutet, dass eine verkürzte Lebensdauer ein akzeptabler Kompromiss ist. Da der typische Verbraucher sein Smartphone alle zwei Jahre austauscht, ist die Lebensdauer keine wesentliche Anforderung.
Im Wesentlichen ist die höhere Spannung nur ein weiterer Weg zur Erhöhung der Gesamtenergiedichte.
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Diese Zahl 3,6-3,7-3,8 V ist die Nennspannung der Zelle während ihrer Entladung. Beispiel: Eine Batterie ist mit 4,2 V voll, um 3,0 V mit einer linearen Rate zu leeren. Sie hat eine Nennspannung von 3,6 V. Eine zweite Batterie geht von 4,3 V voll bis 3,3 V leer und hat eine Nennspannung von 3,8 V.
Wenn Ihr Gerät 3 Watt Leistung verbraucht, muss der Akku 714 mA bei 4,2 V liefern. Wenn er bei 3,0 V fast leer ist, muss der Akku 1000 mA liefern. Die Batteriekapazität von (Beispiel =>) 1500mAh ist schneller leer. Die zweite Batterie liefert 697 mA bei 4,3 V bis zu 909 mA bei 3,3 V, wenn sie fast leer ist.
Eine 3,8-V-1500-mAh-Batterie arbeitet länger als eine 3,6-V-1500-mAh-Batterie. Eine gleichmäßigere Entladespannung ist besser als eine größere Kapazität einer Batterie. Das wichtigste für Ihr Gerät ist die Wh-Rate.
3,8 V x 1800 mAh = 6,8 Wh
3,6 V x 1900 mAh = 6,8 Wh
Ein Gerät mit 1 W arbeitet 6,8 Stunden mit beiden Batterien
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