Nové mobily umí absurdně rychlé nabíjení. Baterku to rozžhaví, ale přežije

Nejnovější rekord zkrátil nabití mobilního telefonu na neuvěřitelných pět minut. Čínský výrobce Redmi ukázal novou verzi telefonu Note 12 Discovery Edition s baterií s kapacitou 4100 mAh. Tento akumulátor dokáže nabíječka naplnit „z nuly na sto“ na necelých pět minut.

Podívejte se na ukázku rapidního nabíjení (zrychlený záběr):

Ze zveřejněného videa lze odvodit i dynamiku nabíjení. Výrobce uvádí maximální nabíjecí výkon 300 wattů, na ukázce nabíjení dosáhne „jen“ těsně nad 290 W. Výkon je samozřejmě nejvyšší na začátku nabíjení. Po třech minutách, kdy je ukazatel na 70 procentech, rychlost nabíjení postupně klesá.

Znamená to také, že pouhé tři minuty nabíjení by měly stačit přibližně na den běžného provozu telefonu. Nabíjení je v této technické ukázce zřejmě úmyslně optimalizováno tak, aby ukazatel dosáhl sto procent těsně před pětiminutovou hranicí.

Tento konkrétní rekordman zatím není na trhu. A není jisté, kdy nebo zda vůbec půjde tato konkrétní verze do prodeje. Jde však o ukázku toho, co je technicky možné.

Další čínský výrobce Realme letos předvedl nabíjení o rychlosti 240 W, což odpovídá naplnění baterie 4600 mAh v čase kratším než 10 minut.

Za poslední roky se nabíjení telefonů výrazně zrychlilo. Zatímco ještě v roce 2013 byl nejvyšší nabíjecí výkon kolem 10 wattů, v roce 2018 už to bylo padesát wattů a v roce 2021 dokonce 120 wattů. To odpovídá nabíjecímu výkonu srovnatelnému s nabíječkou výkonného notebooku.

Rychlé nabíjení nabízí výrobcům způsob, jak se odlišit od konkurence. Uživatelům pak usnadňuje život a do značné míry vyřešilo „strach z výdrže“, který měla většina uživatelů chytrých mobilních telefonů první generace. Nabízí se ovšem otázka, zda pro baterii není škodlivé. Odpověď není úplně přímočará.

Baterie v chytrém telefonu funguje na principu chemické reakce. Konkrétně Li-Ion baterie využívají pohybu iontů lithia mezi katodou a anodou.

Čím rychleji se má nabíjet (či vybíjet), tím rychleji by měla probíhat výměna částic s nábojem mezi oběma elektrodami. Hlavním omezením je tedy rychlost, s jakou může v baterii probíhat odpovídající chemická reakce, vysvětluje Pavel Hrzina z Katedry elektrotechnologie FEL ČVUT. „Pro zjednodušení je možné si představit, že v případě tlusté vrstvy aktivní hmoty to bude trvat déle, než se baterie nabije, tedy než bude všechna hmota využita pro akumulaci.“

Konstruktéři jsou si pochopitelně tohoto omezení velmi dobře vědomi. Baterie určené pro elektroniku proto mívají vrstvy aktivní hmoty velmi tenké. „Pokud je nabíjecí výkon dostatečný, reakce tak může probíhat na velké ploše,“ říká Hrzina.

Jinak řečeno, ve vhodně postavené baterii, a většina baterií třeba pro mobilní telefon se dnes staví pro rychlonabíjení, mohou chemické procesy nutné pro nabíjení probíhat rychle.

To neznamená, že se při takovém nabíjení vysokým výkonem nemohou poškodit. Baterie například mohou být postaveny tak, že se mohou nabíjet nerovnoměrně a tím se poškozovat. „Mohou se objevovat lokální nehomogenity, některá místa baterie se mohou nabít dříve než zbytek, a pak jsou přetěžována,“ upřesňuje Hrzina.

Nebezpečím pro snížení životnosti je u rychlého nabíjení také nadměrné zahřívání baterie ztrátovým teplem. Nabíjení nikdy neprobíhá zcela efektivně a část elektřiny se mění na teplo. A vyšší teploty bateriím škodí, nemluvě o riziku vznícení.

Pomalé nabíjení je v tomto ohledu příznivější, protože odpadního tepla je výrazně méně. Nabíjecí výkon 4,5 wattu (USB 3.0) nebo 300 wattů je ohromný rozdíl. V druhém případě vzniká zhruba 70krát více tepla, které je nutné někam odvést. A protože telefony nemají nějaké „chladicí okruhy“, musí se pasivně rozptýlit po baterii a telefonu.

„Mezi snižováním životnosti a zahříváním baterie v důsledku těchto takzvaných ohmických ztrát je přímá souvislost,“ říká Pavel Hrzina. Rychlé nabíjení ovšem není pro baterie pouze horší, upozorňuje český odborník: „Lithiovým nedělá příliš dobře, pokud je dlouhodobě udržujeme na nabíječce.“

Proto také rychlé nabíjení netrvá po celou dobu a postupně se výkon snižuje. „Můžete si baterii představit jako houbu,“ popsal Arthur Shi z webu iFixit. „Když na suchou houbu poprvé nalijete vodu, rychle se vsákne. To odpovídá fázi rychlého nabíjení baterie. „Když ale budete pokračovat v nalévání vody na stále vlhčí houbu stejnou rychlostí, kapalina se začne hromadit na povrchu, protože částečně namočená houba už nestihne tolik vody pohltit.

Proto nakonec o životnosti baterie rozhoduje, kolik pozornosti věnovali konstruktéři a výrobci jak návrhu a výrobě samotné baterie, tak i jejího podpůrného systému: „V současnosti rozhoduje o životnosti baterie především systém, který řídí její provoz,“ upozorňuje Hrzina. Tedy elektronika a ovládací software, které hlídají provozní parametry a nedovolí, aby došlo k jejich překročení.

Systém se stará například o to, aby napětí na článku nepřekročilo nějaké dané maximální hodnoty, aby se baterie nenabíjela příliš rychle, pokud má nízkou teplotu, aby se nevybíjela příliš rychle, a ještě další parametry. I u baterií tedy záleží především na tom, jak se s ní zachází.

Životnost baterie tedy do značné míry záleží na tom, co pro její dlouhověkost udělal výrobce ještě předtím, než jste telefon vůbec dostali do ruky. Paradoxně tak závody v rychlosti nabíjení mohou vést ke zhoršení dlouhodobé výdrže. Zatímco rychlost nabíjení lze demonstrovat na jednom krátkém videu, dlouhodobá výdrž baterie se ukazuje hůře.