Rynek smartfonów to jeden z aktualnie najdziwniejszych segmentów całej elektroniki użytkowej. Z jednej strony producenci prześcigają się w stosowaniu innowacyjnych rozwiązań, a z drugiej strony obserwujemy nic innego jak stagnację. Sensory w kamerach, które liczą sobie nawet kilka lat czy inkrementalne wzrosty wydajności, bardzo często niewspółmierne do ceny, jakiej żądają producenci za nowy model smartfona.
W tym całym bałaganie jest także technologia szybkiego ładowania, która już jakiś czas temu przebiła pewną granicę absurdu. Producenci zamiast skupić się na stworzeniu lepszego, wydajniejszego czy bezpieczniejszego ogniwa, pracują nad szybszym uzupełnieniem energii. Przypomina to nieco próbę naprawy rozbitego samochodu srebrną taśmą. Niby się da, ale to jednak nie jest rozwiązanie długofalowe. Więc jaki jest, przynajmniej moim zdaniem, problem z szybkim ładowaniem?
Jak to w ogóle się zaczęło
Jeszcze nie tak dawno temu standardem dla wielu było ładowanie z mocą 10-15W. W niedługim odstępie czasu rozpoczął się proces standaryzacji tego typu rozwiązań i tak też pojawiły się najróżniejsze technologie.
Qualcomm QuickCharge
Najpopularniejszym był Qualcomm QuickCharge, czyli w skrócie QC. Pierwsza wersja tego standardu działała z mocą maksymalnie 10 W. Później było to kolejno 18, 36 czy w końcu 100W. Jednak i ta bariera została przekroczona przy okazji wersji 5.0.
Warto mieć jednak na uwadze, że smartfonów, które wykorzystują czystą technologię QC 5.0 praktycznie nie ma. Wiele firm, jak choćby Xiaomi, po prostu wykorzystują dokonania Qualcommu do tworzenia własnych standardów. Tym samym pojawiają się najróżniejsze problemy, jak na przykład zakup kompatybilnej ładowarki jakiś czas po premierze. Przykładowo, jeżeli jesteście właścicielami modelu Mi 10 Ultra, to zakup oryginalnej ładowarki będzie nie tylko niemałym problemem, ale i sporym wydatkiem.
OPPO i inni
Xiaomi wykorzystuje technologię Qualcommu i dopasowuje ją do swoich urządzeń. Jednak co z innymi firmami, jak choćby OPPO, które jest aktualnym rekordzistą w teoretycznej maksymalnej mocy ładowania? Oni korzystają z własnego standardu o nazwie VOOC, który został opatentowany na całym świecie. Warto nadmienić w tym miejscu, że OnePlus, Vivo czy realme także z niego korzystają, w końcu wszyscy należą do jednej firmy, czyli BBK Electronics.
USB Power Delivery
Te dwie aktualnie najpopularniejsze technologie nieznacznie się od siebie różnią, jednak jest jeszcze jedna, o której należy pamiętać. Mam tutaj na myśli USB-PD. Co prawda nie jest to do końca technologia szybkiego ładowania, jednak wielu producentów stawia ją na równi ze swoją technologią czy też tą oferowaną przez Qualcomm. USB Power Delivery to po prostu standard ładowania za pośrednictwem złącz USB.
Był z nami obecny jeszcze przed pojawieniem się złącza USB typu C, które znacznie spopularyzowało ładowanie w standardzie PD. Najmniejsza moc, jaką oferuje USB-PD to dokładnie 10W przy ładowaniu z napięciem 5V i natężeniem 2A. Z kolei moc maksymalna, przynajmniej na ten moment, wynosi dokładnie 100W (20V/5A). Zasilacze wspierające taki standard ładowania są najgęściej spotykane przy okazji najróżniejszych laptopów.
Niemniej już teraz pojawiają się urządzenia, a także ładowarki wspierające najnowsze technologie USB-PD, które przekraczają barierę 100W. Przykładowo najnowsze MacBooki Pro, które ładowane są z mocą 140W. Są to pierwsze tego typu modele, które faktycznie wdrożyły w życie standard Power Delivery 3.1. Istnieje jednak pewien problem z tym konkretnym standardem – wysokie wartości nie współpracują ze smartfonami…
Wincyj watuf
No dobra, ale jak to jest z ładowaniem smartfonów? Bez najmniejszego wątpienia mogę tutaj napisać, że szybkie ładowanie zmieniło sposób, w jaki używamy smartfonów. Nie musimy już czekać 2-3 godziny, zanim telefon naładuje się od 0 do 100%. W rekordowych przypadkach można się zmieścić nawet w mniej niż 10 minut. To wszystko ma jednak swoją cenę, którą płaci każdy z Was, jeżeli tylko decyduje się na regularne użytkowanie szybkiego ładowania.
Wojna na waty
Zanim jednak o faktycznych przeciwwskazaniach, to muszę poruszyć jeszcze jeden temat, a konkretniej stabilność takiego ładowania. Świat wielokrotnie był w stanie nam udowodnić, że więcej wcale nie znaczy lepiej. Wyższy numerek przy mocy ładowania nie musi oznaczać, że poszło to w parze z lepszą technologią samej baterii. I niestety bardzo często nie idzie, co prowadzi do najróżniejszych problemów, zaczynając od szybkiej degradacji baterii, a kończąc na pożarach.
Na szczęście tych ostatnich jest niewiele, a świadczy o tym tylko fakt, że każdy taki przypadek jest szeroko nagłaśniany w mediach. Innymi słowy wciąż są to zjawiska dość nowe i mało powszechne. Wracając jednak do clou całego punktu, czyli stabilności ładowania. Wszystkie technologie ładujące, niezależnie czy stworzone przez Qualcomm czy też inne firmy, wykorzystują technikę stopniowego zwiększania napięcia i natężenia ładowania.
Klasycznie wyjściowo jest to 5V, które później przeradza się w 9, 11, 12 czy 15V, w zależności od stosowanej technologii. W parze idzie oczywiście natężenie, które także zmienia się wraz z napięciem. Te dwie wartości są ze sobą ściśle połączone i muszą być odpowiednio kontrolowane, by pod koniec dać maksymalną moc, którą zwykli chwalić się producenci. Jednak jest jeden fakt, z którego mogliście sobie nie zdawać sprawy.
Mianowicie wszystkie ładowarki, bez najmniejszego wyjątku, utrzymują swoją moc maksymalną w najlepszym wypadku przez kilka minut, jednak najczęściej są to sekundy. Oczywiście przy założeniu, że te w ogóle osiągną pułap obiecywany przez producenta.
Maksimum mocy przez kilka sekund
Redakcja Android Authority przeprowadziła badanie, w którym sprawdziła flagowe modele obsługujące różne standardy szybkiego ładowania. W zestawieniu znalazł się między innymi OPPO Find X5 Pro, który ma ładować się z maksymalną mocą 80W. Nie zabrakło także Xiaomi Mi 11 Ultra (67W), OnePlusa 9 Pro (65W) czy Samsunga Galaxy S22 Ultra (45W). Poniżej znajdziecie wykres z mocą ładowania każdego ze smartfonów.
Już na pierwszy rzut oka widać jedną niezwykle istotną zależność. Wszystkie ładowarki nie tylko nie osiągnęły obiecanej mocy maksymalnej, ale i utrzymały ją przez bardzo krótki czas. Tutaj „najlepiej” wypadł OnePlus oraz Xiaomi, które z mocą prawie 60W ładowały przez około 5 minut. Samsung osiągnął 40W mocy chwilowej, która od razu spadła do 37W. OPPO, jako jedyny rzutem na taśmę przekroczył barierę 60W, jednak to wciąż daleko od obiecywanych 80W. Zwłaszcza, że moc praktycznie od razu spadła do 55W.
Wraz z upływem czasu moc spada coraz bardziej, aż smartfony nie zostaną w pełni naładowane. Co ciekawe przyczyn takiego stanu rzeczy jest kilka i niestety wszystkie wynikają z wcześniej wspominanej stagnacji na rynku baterii.
Ciepło
Pierwszym i chyba najistotniejszym elementem jest ciepło. Jednak nie mam tutaj na myśli jedynie temperatury samego smartfona, ale i ładowarki. Te dwa urządzenia są ze sobą w stałym kontakcie, dzięki czemu moc ładowania może być odpowiednio regulowana. Nie wymieniają między sobą jedynie tak podstawowych informacji, ale i choćby aktualną temperaturę, zapotrzebowanie energetyczne, jeżeli używacie smartfona w trakcie ładowania itp.
Ładowarki, niezależnie od tego czy są oparte na kwarcowych półprzewodnikach czy też tych wykonanych w technologii GaN, generują niekiedy ogromne ilości ciepła. Niestety wysoka temperatura jest największym wrogiem delikatnej elektroniki. Gdyby było inaczej procesory czy karty graficzne nie przychodziłyby do Was z ogromnymi radiatorami.
W przypadku ładowarek, które zmieniają prąd przemienny na stały o konkretnym napięciu, także trzeba się liczyć generowaniem ciepła. To najczęściej nazywane jest po prostu stratą, energią zamienioną w ciepło, które nikomu się nie przydaje innymi słowy marnotrawstwo energii, która mogłaby być wykorzystana do ładowania Waszego smartfona. To właśnie ta strata jest brakującą mocą w ładowarkach wyżej wspomnianych smartfonów.
Urządzenia elektryczne i elektroniczne, szczególnie te, które zamieniają jeden tym prądu na drugi, nigdy nie mają 100% sprawności. Oznacza to, że wartość energii, która wchodzi do takiej ładowarki zawsze będzie większa, aniżeli wartość wyjściowa. Część po prostu zamieniana jest tutaj na ciepło. Niestety takimi danymi producenci nie są skorzy do dzielenia się, a szkoda. Jednak bez większych trudności można policzyć, że ładowarka od OPPO działa na 80% sprawności, a od Samsunga na 89%.
Nie są to co prawda złe wyniki, jednak wciąż nie najlepsze. Producenci zasilaczy do komputerów osobistych mają do dyspozycji certyfikat 80 Plus, który informuje nas z jaką sprawnością działa dany komponent. Może to czas by tego typu certyfikaty nadawać także innym urządzeniom…
Li-Po pamiętają lepsze czasy
Producenci walcząc o skrócenie czasu ładowania o każdą minutę stają przed ogromnym wyzwaniem. Baterie litowo-polimerowe nie powstały z myślą o ładowaniu z taką mocą. Nie oznacza to, że takich nie ma w ogóle. Akumulatory LiPo z oznaczeniem C powstały by można było je zarówno szybko ładować, jak i rozładowywać. Problem w tym, że ich produkcja jest znacznie droższa, a ponadto ich pojemność jest niższa, niż w klasycznych ogniwach.
Akumulatory typu LiPo mają na karku już ponad 30 lat i przez ten czas niewiele się zmieniło. Producenci próbują najróżniejszych sztuczek, by umożliwić ich superszybkie ładowanie. Niestety jednak już teraz są najpewniej pod ścianą, bo ciągłe dzielenie baterii na mniejsze ogniwa, które łącznie będą ładowane z dużą mocą, nie jest ostatecznym rozwiązaniem.
Jednocześnie już teraz stoimy przed kompromisem czy bardziej zależy nam na szybszym ładowaniu kosztem mniejszej baterii czy też odwrotnie. Musicie sobie bowiem zdawać sprawę, że podzespoły potrzebne do tak szybkiego ładowania także muszą znaleźć swoje miejsce wewnątrz smartfona. Nie da się zmieścić ogromnej baterii, flagowego zestawu aparatów, wydajnego procesora i superszybkiego ładowania w jednej ultra smukłej obudowie. A przynajmniej jeszcze nie jest to możliwe…
A co z żywotnością?
Ostatni problem z szybkim ładowaniem jest delikatnie rzecz ujmując kontrowersyjny. Chodzi mianowicie o wpływ szybkiego ładowania na pojemność baterii i ogólnie jej stan. Wśród producentów wyróżnić można w zasadzie jedynie OPPO, który jest nieco bardziej transparentny w tej kwestii. Ich zdaniem bateria ma wytrzymać 1600 pełnych cykli ładowania zanim jej pojemność spadnie do poziomu 80%.
Tak przynajmniej ma być w przypadku modelu Find X5 Pro, inne smartfony tego producenta mają żywotność na poziomie około 800 cykli ładowania. W przypadku innych producentów jest to praktycznie czysta ruletka. W przypadku OnePlusa nieoficjalnie mówi się o 500 cyklach, a Xiaomi dość nieśmiało informuje o 800 ładowniach do pełna. Jednak 500, 800 czy 1600 cykli to przy standardowym użytkowaniu około 2 lata użytkowania, a dla 1600 to już około 4-5 lat.
Niemniej trzeba mieć na uwadze, że tak szybkie ładowanie pozostaje nie bez znaczenia dla samego ogniwa. Ma to wpływ przede wszystkim na skład chemiczny baterii, w której poszczególne substancje ulegają degradacji. Co istotne, jeżeli zestawić ogniwo ładowane szybko z takim ładowanym „wolno”, to różnica będzie ogromna. Wcześniej wspomniane 800 cykli przy wolnym ładowaniu spowoduje spadek o zaledwie 5 punktów procentowych, a nie 20 czy nawet więcej.
Coś w zamian?
Ogniwa litowo-polimerowe, które należą do rodziny litowo-jonowych nie są raczej przyszłością. Choć są znacznie bezpieczniejsze od swoich poprzedników, to pod wieloma względami można je nazwać przestarzałymi. Co zatem można by umieścić w telefonie w zamian? Najbardziej sensowną opcją wydają się być superkondensatory. Relatywnie nowa technologia, która znalazła już zastosowanie choćby w rysikach S-Pen od Samsunga.
W dużym uproszczeniu są to niewielkie baterie, które mogą być szybko ładowane i rozładowywane, jednak nic nie stoi na przeszkodzie, by „uwalniały” one energię przez dłuższy czas. Tym samym wcześniej wspomniany rysik może działać przez kilkanaście minut, a jego naładowanie zajmuje mniej niż minutę. Brzmi jak idealne rozwiązanie dla smartfona, wystarczy jedynie zwiększyć skalę. Niestety nic nie jest takie proste.
Ładowanie zajmujące maksymalnie minutę czy milion cykli ładowania brzmi świetnie na papierze, ale jest też jeden ogromny problem. Jest nim gęstość energii, która z roku na rok drastycznie rośnie. Aktualnie dla ogólnodostępnych superkondensatorów jest to około 28Wh/kg, a dla ogniw litowo-jonowych… 200Wh/kg. To wciąż ogromna przepaść, która skutkowałaby koniecznością minutowego ładowania co około godzinę użytkowania…
Inny problem to oczywiście cena. Tego typu nowa technologia przy takiej skali wciąż jest niesamowicie droga. Można tutaj mówić nawet o 20-krotnym przebiciu względem klasycznych litowo-polimerowych ogniw spotykanych w smartfonach. Oczywiście są rozwiązania tańsze czy też oferujące wyższą gęstość, ale niestety jak na razie te dwa parametry niespecjalnie chcą iść ze sobą w parze…
Szybkie ładowanie to przyszłość, poniekąd
Niezależnie od tego jak aktualnie wygląda szybkie ładowanie, to z pewnością jest to przyszłość i raczej nie ma już powrotu do ładowania urządzeń przez kilka godzin. Nawet osobiście na co dzień ładuję telefon wolną ładowarką, o którą swoją drogą coraz trudniej… Nie wyobrażam sobie rezygnacji z opcji szybkiego ładowania.
Niejednokrotnie właśnie ta funkcja okazywała się niezwykle przydatna, szczególnie jeżeli musicie wyjść w ciągu 5 minut, a bateria w telefonie ma co do tego nieco odmienne zdanie. Niemniej trzeba jej używać świadomie i mieć na uwadze, że takie ładowanie ma wpływ na żywotność baterii, minimalny, ale jednak.
To jak wygląda szybkie ładowanie może się diametralnie zmienić w ciągu kilku najbliższych lat. Wszystko dlatego, że dochodzimy powoli do granicy wytrzymałości ogniw, które po prostu nie zniosą tak szybkiego uzupełniania energii. Kto wie, może przyszłość nie należy wcale do klasycznych ogniw, a superkondensatorów, albo innego typu baterii, które jak na razie tkwią w laboratoriach badawczych i jeszcze o nich nie usłyszeliśmy. Niemniej pierwsza firma, która je wprowadzi (i nie będzie to Apple) poczyni ogromny, kontrowersyjny, ale i niezwykle potrzebny krok w nową erę akumulatorów i szybkiego ładowania.
Źródła: Wikipedia #1, #2, #3, #4, #5, ChargerLab, CNet, AndroidAuthority, Quora
Dodaj komentarz