باتری موبایل، یکی از اصلی ترین بخش های سخت افزاری آن محسوب می شود که بدون آن گوشی عملا هیچ کارایی نمی تواند داشته باشد و همواره یکی از دغدغه های کاربران و شرکت های سازنده بوده است.
و همیشه شرکت های سازنده به دنبال بالا بردن کارایی افزایش نگه داری شارژ به وسیله باتری موبایل و کاربران نیز میزان شارژ دهی را عنوان یکی از برترین مقوله ها در خرید گوشی موبایل در نظر می گیرند.
این روزها تلفن های همراه و تبلت ها با انواع مختلفی از باتری ها عرضه می شوند و کیفیت آنها است که مشخص می کند چه میزان انرژی را می توانند ذخیره کنند و از اینرو با یک بار شارژ شدن چه مدت زمان می توانند گوشی را روشن نگه دارند.
باتری های موبایل در اندازه و وزن انواع مختلفی دارند و از این منظر محدودیت هایی نیز وجود دارد
چرا که باتری های بزرگ، گوشی را سنگین می کند و در دست گرفتن آن گوشی برای کاربر سخت می شود.
معرفی باتری گوشی موبایل:
باتری گوشی موبایل به عنوان یک منبع DC، ولتاژ و جریان برق مورد نیاز گوشی را تامین می کند.
باتری یک محفظه قابل شارژ است که دارای طول عمر طولانی و عملکرد عالی است.
گوشی های موبایل از قطعات ریز و درشت ساخته شده اند که به نوعی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار می باشند.
برخی از این قطعات مثل باتری نسبت به سایر قطعات اهمیت بسیار بالاتری داشته و نقش مهم تری را ایفا می کنند.
این قطعه یکی از مهم‌ترین اجزای سخت‌افزاری به حساب می آید و انرژی دستگاه را تأمین می کند
اگر بخواهیم این قطعه را به اعضای بدن انسان تشبیه کنیم می توان گفت که کاری که باتری برای گوشی موبایل انجام می دهد، قلب برای انسان می کند.
پس به خوبی مشخص است که باتری در گوشی از چه اهمیتی برخوردار است.
مشخصه های باتری موبایل
هر یک از تلفن های هوشمند امروزی مانند گوشی های آیفون، سامسونگ، هواوی و شیائومی و غیره، مجهز به باتری های مخصوص به خود هستند.
برخی از آنها قابل تعویض و برخی غیر قابل تعویض هستند
از این جهت که تعویض آن توسط کاربر و براحتی انجام نمی شود.
در زیر به برخی از مشخصه های باتری موبایل اشاره می کنیم:
ولتاژ باتری:
ولتاژ تولید شده معمولاً برای هر کدام از باتری ها در محدوده 3.6 الی 4.1 ولت قرار می گیرد
جریان باتری:
جریان های معرفی شده روی باتری موبایل عموماً بر حسب میلی آمپر ساعت (mAh) می باشد،
که در واقع این میزان جریان دهی باتری با عبارت Capacity یا ظرفیت باتری نیز تعریف می شوند.
که این میزان بر اساس نوع باتری ها و هم چنین میزان درخواست گوشی های موبایل بین 600 الی 6000 میلی آمپر ساعت است؛
به وسیله این میزان نیز می توان مدت نگهداری شارژ، کارکرد باتری و میزان جریان دهی آن را بر حسب ساعت محاسبه کرد.
جنس باتری:
معمولاً جنس باتری ها از نیکل یا لیتیوم می باشد؛ که از جمله آنها می توان به نیکل-کادمیوم، نیکل-متال هیدرات ( که تقریباً استفاده از باتری ها با جنس نیکل منسوخ شده) لیتیوم- یون، لیتیوم-پلیمر اشاره کرد.
امروزه در بیشتر گوشی های موبایل از باتری های لیتیومی استفاده می شود این مسئله هم به دلیل این است که باتری های لیتیومی مقاومت بیشتری نسبت به دما و ضربه دارند و همچنین خاصیت شکل پذیری بیشتری دارند.
در ادامه انواع باتری های بکار رفته در گوشی های موبایل را به طور خلاصه شرح خواهیم داد:
باتری های نیکل کادمیومی
باتری های نیکل کادمیومی اولین نسل از باتری های قابل شارژ و حمل هستند که امروزه تقریبا در هیچ گوشی و یا وسیله الکترونیکی دیگری استفاده نمی شوند.
این نوع باتری ها از نیکل، اکسید و فلز کادمیم به عنوان الکترود تشکیل شده است.
طول عمر بسیار زیاد و مقاومت خوب در برابر نوسانات الکتریکی از مزیت های این نوع باتری است.
و اندازه بزرگ و وزن زیاد و نیز داغ شدن بیش از حد آنها از جمله معایب آنها هستند.
باتری های نیکل متال هیدرید
با حذف فلز سمی کادمیوم از ترکیب اصلی ساخت باتری، باتری های نیکل متال هیدرید تولید شدند که سمی نبودن می تواند نکته مثبتی در تولید این نوع باتری باشد.
باتری های نیکل متال هیدرید شباهت زیادی با نوع قبلی یعنی نیکل کادمیوم دارند و از نوع قابل شارژ هستند.
ظرفیت این نوع باتری ها افزایش یافته و شارژ شدن سریع جزء ویژگی های خوب آنها می باشد.
البته تخلیه شارژ سریعی نیز دارند و به تعداد زیادی شارژ در روز نیاز دارند
که همین باعث کوتاه شدن عمر این باتری های می گردد.
باتری های لیتیومی
از حضور باتری های لیتیومی مدت زمان طولانی می گذرد و جزء اولین ساخت باتری های مورد استفاده در گوشی های هوشمند هستند.
این باتری ها از یک الکترود مثبت (اکسید کبالت لیتیوم، فسفات آهن لیتیوم یا اکسید منگنز لیتیوم)، الکترود منفی (معمولاً گرافیت) و یک الکترولیت (کربنات اتیلن، کربنات دی اتیل) استفاده می کنند.
الکترولیت در یک حلال آلی بین الکترودها ذخیره می گردد.
کل باتری توسط یک قاب فلزی به محکمی پیچیده شده اند.
همچنین مدار محافظ برای تنظیم ولتاژ و جریان باتری در محدوده ای امن تعبیه می شود.
این باتری های خود به دو نوع لیتیوم یونی و لیتیوم پلیمری تقسیم بندی می شوند که در زیر شرح داده شده اند:
باتری های لیتیوم یونی:
باتری لیتیوم یون، مخفف انگلیسی Li-ion یک خانواده از باتری های قابل شارژ است
که در آن در زمان تخلیه، یون‌های لیتیم از الکترود منفی به سمت الکترود مثبت و در هنگام شارژ شدن وارونه حرکت می کنند.
باتری های لیتیوم یونی که نسل جدید و توسعه یافته باتری های موبایل هستند نیز قابل شارژ بوده و به خاطر تولید در اندازه و وزن های متنوع، دست طراحان و سازندگان باتری برای انواع گوشی های موبایل را باز نگه داشته اند.
از اینرو ساخت گوشی های باریک و سبک نیز در دستور کار سازندگان گوشی های همراه قرار گرفت.
در باتری های لیتیوم یونی یون های لیتیوم در هنگام شارژ شدن از الکترود مثبت به سمت الکترود منفی حرکت می کنند و در زمان تخلیه عکس این جریان را انجام می دهند.
ولتاژ تولیدی این باتری معمولا 3.7 ولت می باشد و در گوشی های جدید استفاده می شوند.
باتری های لیتیوم یونی نسبت به نسل قبلی پیشرفت هایی همچون شارژ سریع، تخلیه با سرعت کم تر، و جلوگیری از شارژ بیش از حد داشته است که از ویژگی های خوب این باتری محسوب می شوند
و تنها مشکل و عیب آنها به قیمت بالای آنها مربوط می شود.
مواد اولیه بکار رفته در ساخت باتری های لیتیوم یون
تهیه مواد تشکیل دهنده باتری لیتیوم یون، بسیار خاص است.
بیشتر مواد اولیه باتری لیتیوم یون دارای زنجیره تأمین طولانی هستند.
تولید باتری های لیتیوم یون بیشتر بر پایه لیتیوم و کبالت می باشد.
لیتیوم، تقریباً به صورت جهانی به عنوان ماده کاتدی و همچنین به عنوان الکترولیت مورد استفاده قرار می گیرد، و در باتری های لیتیوم یون کاربرد زیادی دارد.
منگنز با وجود عملکرد متوسط کاتد نوع LMO با درصد منگنز بالا، عملکرد نسبتاً خوبی دارد.
بخش عمده ای از استفاده از مواد کاتدی NMC به رغم شدت کم مصرف آن نسبت به LMO رادر بر می گیرد.
از بین فلزات اصلی، نیکل بهترین عملکرد را دارد.
نیکل ماده اصلی در کاتد NMC و NCA است که بیشترین انواع مواد کاتدی مورد استفاده هستند.
گرافیت ماده آند غنی فعال است.
معمول ترین ماده ای که به عنوان الکترود منفی ایفای نقش می کند، گرافیت می باشد.
ساختار صفحه ای اتم های کربن که آرایش شش ضلعی دارند و هادی الکتریسیته هستند.
قطب مثبت یا کاتد هم معمولاً سه نوع دارد.
اکسید لیتیوم کبالت یا اکسیدهای مشابه به صورت لایه‌ای، پلی‌الکترولیت هایی مثل فسفات لیتیوم آهن و اسپینل هایی مثل اکسید لیتیوم منیزیم.
مس در باتری های لیتیوم یون در فویل جمع کننده و در اتصالات و قسمت های کاربردی بکار برده می شود.
آلومینیوم همچنین در جمع کننده ها (کالکتورها) و در پوسته باتری استفاده می شود.
باتری های لیتیوم پلیمری:
جدیدترین نوع باتری هایی که امروز در گوشی های هوشمند بکار برده می شود باتری های لیتیوم پلیمری هستند.
این باتری با پیروی از ساختار باتری نسل قبلی یعنی لیتیوم یونی طراحی و ساخته شدند با این تفاوت که به جای استفاده از الکترولیت لیتیوم، از الکترولیت پلیمر جامد استفاده شده است.
با استفاده از این سلول ها می توان باتری ها را تقریباً به هر شکل دلخواه ای تولید نمود.
بعنوان مثال، به دلیل فضای کم و محدودیت وزن برای تلفن های همراه و لپ تاپ ها در این محصولات از سلول های لیتیوم پلیمر استفاده می گردد.
این سلول ها نرخ تخلیه درونی پایینی، در حدود 5% در هر ماهدارند.
باتری های لیتیوم پلیمری توانایی نگهداری شارژ بالایی داشته و به صورتی که گفته می شود این عملکرد تا 50 درصد نسبت به سایر باتری های شارژ شدنی بیشتر است.
به حالتی که در صورت عدم استفاده از آنها قادرند شارژ خود را ماه ها حفظ کرده و آسیب نبینند.
به طور کلی توانایی نگهداری شارژ بسیار بالای باتری های لیتیوم پلیمری،
اندازه باریک تر و وزن سبک تر، شارژ سریع، تخلیه شارژ بسیار کند،
جلوگیری از شارژ شدن بیش از حد و گرم شدن بیش از اندازه باتری
از ویژگی های خوب باتری های لیتیوم پلیمری محسوب می شود
اما شاید بالا بودن هزینه های تولید و ساخت باتری های لیتیوم پلیمری را بتوان عیب این نوع باتری نامید.
ساختار باتری گوشی های موبایل
ساختار کلی باتری ها به این صورت است که انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند و باعث ایجاد جریان می شود.
معمولاً از کنار هم قرار گرفتن دو الکترود متفاوت که یکی خاصیت الکترون دهی بیشتر که همان قطب مثبت یا آند می باشد و دیگری خاصیت دریافت الکترون قوی تر که همان قطب منفی یا کاتد می باشد.
الکترود مثبت از یک ترکیب لیتیوم دار تبعیت می کند که در عملیات شارژ هم لیتیوم موجود در ساختار الکترود مثبت، به یون لیتیوم تبدیل می شوند و در الکترولیت بین لایه ها ذخیره می شوند؛
چنین فرآیندی نیاز به مصرف انرژی الکتریکی است.
برای تخلیه شارژ نیز دقیقاً معکوس این فرآیند شکل می گیرد،
به این صورت که در اثر واکنش شیمیایی یون های لیتیوم که بین الکترود هاست،
باعث آزاد سازی انرژی الکتریکی می شود.
شکل ظاهری باتری های موبایل
باتری موبایل به لحاظ شکل ظاهری و پایه های خروجی بین دو، سه، یا چهار پایه خروجی می باشند
که این پایه فلزی و طلایی رنگ هستند و با نام پلیت (Plate) معرفی می شوند.
باتری های دو پایه با دو پلیت مشخص می شوند که یکی پایه مثبت و دیگری پایه منفی است، باتری های سه پایه که با سه پلیت مشخص می شوند، یک پایه مثبت و یک پایه منفی و دیگری پایه BSI دارد.
یکی از وظایفی که این پایه انجام می دهد، معرفی باتری موبایل به برد و آی سی هایی مانند تغذیه است که وظیفه تامین مقدار ولتاژ و جریان CPU را بر عهده دارند در واقع از طریق این پایه فرمان کلید پاور برای روشن شدن گوشی اجرایی می شود.
هنگامی که قصد روشن کردن گوشی را با منبع تغذیه (بدون باتری) را دارید، باید پایه ی BSI را نیز به پراب و پایه منفی را به زمین اتصال کوتاه کنید تا CPU این تصور را داشته باشد پایه توسط باتری اتصال دارد که فرمان روشن شدن گوشی صورت گیرد.
باتری چهار پلیت:
باتری های چهار پایه مجهز به چهار پلیت هستند که پایه های مثبت، منفی، BSI و پایه چهارم پایه ی BTEMP می باشد. به کمک این پایه دمای باتری کنترل می شود، به صورتی که اگر در هنگام شارژ باتری موبایل در اثر ورود جریان اضافی داغ شد توسط این پایه اطلاع داده می شود تا انتقال جریان قطع شود، و بعد از چند لحظه در صورت وجود نداشتن مشکل، فرآیند شارژ ادامه پیدا کند.
در باتری موبایل های قدیمی این کنترل دما توسط یک NTC در باتری صورت می گیرد،
که این در گوشی های جدید این مقاومت متغیر روی برد گوشی طراحی و جایگذاری شده است.
در برخی از باتری گوشی های سامسونگ با چهار پلیت،
یکی از پایه ها را به آنتن NFC اختصاص داده می شود؛
که در اکثر موارد کنار پایه ی منفی می باشد.
تست سلامت باتری گوشی موبایل
برای پیدا کردن پایه های مثبت و منفی موبایل دو راه وجود دارد این که ابتدا مولتی متر را روی گزینه تست بازر قرار می دهیم، پایه های مثبت و منفی که به هم اتصال پیدا کنند، صدای بوق شنیده می شود.
روش دیگر سلکتور مولتی متر را روی گزینه تشخیص ولتاژ قرار می دهیم،
مقدار ولتاژی که دو سر مثبت و منفی باتری موبایل در مولتی متر نمایش داده می شود،
برابر با مقدار ولتاژ نامی باتری در حدود همان 3.6 الی 4.1 می باشد،
تنها با این تفاوت که درصد خطای مولتی متر را نیز باید در نظر بگیرید
به عنوان مثال باتری که با مقدار ولتاژ نامی 3.85 ولت در مولتی متر باید عددی بین 3.75 الی 3.95 ولت نمایش داده شود،
اما در حالتی که این اعداد مانند 2 یا 5 ولت باشد این اعداد نشان دهنده یک باتری خراب است.
شوک دادن باتری موبایل
چنانچه مدتی باتری موبایل یا تبلت استفاده نشود، دیگر باتری توانایی روشن کردن و راه اندازی دستگاه را ندارد، که اصطلاحاً به این حالت خواب الکتریکی گفته می شود.
این گونه باتری ها که دچار خواب الکتریکی شده باشند باید توسط منبع تغذیه شوک داده شود.
شوک دادن باتری در واقع یک روش شارژ سریع باتری می باشد تا باتری مقدار ولتاژ مورد نیاز برای روشن شدن شدن دستگاه برسد.
برای این مقدار ولتاژ شوک باتری، باید مقدار ولتاژ از ولتاژ نامی باتری بالاتر باشد.(ولتاژی در حدود 4.4 ولت یا بیشتر)
هنگامی که به باتری شوک داده شود این مقدار جریان باتری همواره در حال تغیرات بسیار فاحشی است
و بعد از شارژ شدن باتری به حد مورد نظر این جریانات به یک سیکل متعادل می رسد.
نکته ای که در هنگام شوک دادن باتری باید توجه داشته باشید این است که این کار برای باتری های فاسد یا نو و یا باتری های خراب قابل استفاده نیست
و تنها برای باتری هایی که شامل خواب الکتریکی شده باشند را شامل می شود
و عائدی جز آسیب رساندن به منبع تغذیه را برای شما نخواهد داشت.
نکاتی در مورد باتری های موبایل:
باتری موبایل به طور کلی یک دوره و طول عمر مشخص دارد که بعد از مدتی این مشکل به چشم می خورد،
به همین دلیل قرار دادن باتری به مدت زمان زیاد داخل شارژ باعث کاهش طول عمر آن می گردد.
همچنین استفاده از شارژهای فیک و تقلبی نیز باعث ورود جریان زیاد یا کم به باتری می شود
که همین عامل نیز مشکل برای باتری ایجاد می کند.
باتری های موبایل جدیدی که خریداری می شوند در ابتدا یک مقداری شارژ دارند که به شارژ کاذب معروف هستند
که بین 4 تا 6 ساعت برای استفاده را ساپورت می کنند و بعد از آن باتری باید به روند عادی و قبل برگردد.
همچنین گوشی های هوشمند امروزه نیز به دلیل بزرگ شدن صفحه نمایش ها و همچنین استفاده از اینترنت، دوربین و GPS
همگی از جمله عواملی است باعث بالا بردن ظرفیت باتری موبایل های امروز شده است.
بهینه سازی مصرف باتری:
برای بهینه سازی مصرف باتری نیز کمپانی ها حالت صرفه جویی باتری (Power save/Battery save) را تعبیه کرده اند تا با کمتر کردن دسترسی شما به موبایل در مصرف باتری صرفه جویی شود.
در باتری های موبایل یک تکه کاغذ سفید رنگ کنار پلیت ها قرار داده شده است
تا هنگامی که باتری شما در معرض رطوبت و آب باشد تغییر رنگ داده
واز این طریق بتوانید سلامت باتری را تشخیص دهید.
شارژر باتری ها مقدار آمپر متفاوتی دارد که ممکن است باعث خرابی باتری شود
لذا حتماً از شارژر مخصوص خود استفاده کنید.
قابلیت شارژ سریع (Fast charging/Quick charge) میتواند گوشی موبایل را در مدت زمان کوتاه تری شارژکند.
تقریباً کلیه شارژرهای موجود از نوع 5 ولت و با 1 الی 2 آمپر می باشند
که این مسئله شارژرهای سریع به علت توان خروجی بیشتر نسبت به شارژرهای معمولی است
که باعث سریعتر شارژ شدن باتری موبایل های نسل جدید می باشد.
باتری می تواند علت داغ شدن سوکت شارژ موبایل باشد و این موضوع میتواند به گنجایش باتری موبایل مرتبط باشد.
به طوریکه هر چقدر باتری گوشی گنجایش بیشتری داشته باشد،
شارژر و قطعات مربوط به شارژ مثل سوکت آن برای تبدیل ولتاژ انرژی الکتریکی مناسب با چالش بیشتری مواجه خواهد بود.
به همین دلیل انرژی هدر رفته در اثر این تبدیل افزایش می‌یابد
و گرمای حس شده از شارژر و سوکت شارژ نیز به همان نسبت بیشتر خواهد گردید.
برای مشاهده انواع باتری موبایل و تبلت بانک باطری لینک در اختیار شماست.
منبع: kookmobile
