Заряжать аккумулятор до 100% кажется очевидным решением. Но производители смартфонов не зря советуют держать заряд в диапазоне 20–80%. Рассказываем, почему литий-ионный аккумулятор деградирует быстрее при полном зяряде и что именно его убивает.
Аккумулятор смартфона работает на движении ионов лития между двумя электродами. При зарядке ионы уходят с катода и встраиваются в анод из графита. Это встраивание называется интеркаляцией: ионы лития протискиваются между слоями углеродной решетки и там остаются.
Атомы под давлением
Проблема возникает на отметке 100%. Когда каждый доступный слой графита заполнен, кристаллическая решетка расширяется примерно на 10%. В ячейке, запечатанной под давлением, это создает механическое напряжение. С каждым циклом полного заряда-разряда анод медленно теряет структурную целостность: слои расслаиваются, микротрещины накапливаются, и часть графита перестает участвовать в реакции — эффективная емкость падает.
Параллельно с механическим расширением идет химический процесс. На поверхности анода формируется тонкая пленка — SEI-слой (solid electrolyte interphase). Она нужна: без нее электролит разрушал бы анод напрямую. Но SEI постоянно растет, и главный катализатор роста — высокое напряжение в сочетании с теплом.
При высоком уровне заряда электрохимический потенциал анода снижается, и термодинамическая движущая сила для боковых реакций с электролитом усиливается. SEI-слой утолщается быстрее, его сопротивление растет. Ион лития, который раньше пересекал границу свободно, теперь тратит на это энергию — и часть мощности уходит в тепло, а не в работу. При температуре выше 40 °C этот процесс заметно ускоряется: исследование 2023 года в Communications Engineering показывает, что тепловые градиенты внутри ячейки создают очаги ускоренной деградации — неравномерные, а потому особенно опасные. Смартфон в кармане летом, подключенный к зарядке в закрытом чехле — это именно такой сценарий.
Источник: hi-tech.mail.ru