Warum werden in mobilen Geräten 3,8-V-Lithium-Ionen-Akkus anstelle von 3,6-V- oder 3,7-V-Akkus verwendet?

Ich habe einen seltsamen Trend bei den in Smartphones und Tablets verwendeten Lithium-Ionen-Akkus festgestellt: Anstelle der 3,6 V oder 3,7 V pro Zelle, die für die meisten Li-Ionen-Akkus in anderen Arten von Verbrauchergeräten typisch sind, verwenden sie 3,8-V-Akkus 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 (der LG G5-Akku ) hat der Akku eine Nennspannung von 3,85 V und wird auf 4,4 V geladen.

Was hat es mit diesen Hochvolt-Li-Ionen-Zellen auf sich? Ich kann verstehen, dass die höhere Spannung zu mehr Gesamtenergie führt, aber warum eine höhere Spannung anstelle einer höheren Kapazität anstreben (wie es bei 18650-Zellen der Fall ist)? Gibt es einen Nachteil bei der Verwendung dieses Batterietyps?

Eine hier beginnende Chat-Diskussion deutet darauf hin, dass diese höhere Spannung spezifisch für Li-Poly-Batterien ist und nicht für zylindrische Zellen wie 18650 oder prismatische Zellen gilt, wie sie in Kompaktkamerabatterien verwendet werden. Ist dies tatsächlich der Fall?

Eventuell konstruktive und/oder chemische Verbesserungen, die dies zulassen? Eine höhere Ladezustandsspannung führt meiner Meinung nach zu höheren inneren mechanischen Kräften in Li-Po-Batterien.
Ich bin mir nicht sicher, ob wir Ihre Frage genau beantworten können. Diese Details beziehen sich auf die Herstellungsebene, und wenn sich Verfahren und Materialien verbessern, ist die höhere Spannung ein natürlicher Nebeneffekt. Die feinen Details sind proprietär und urheberrechtlich geschützt, sodass selbst Wikipedia wahrscheinlich keine Hilfe anbieten wird.
@ Sparky256: Ich suche nicht unbedingt nach Informationen über die zugrunde liegende Chemie. Ich suche nach Informationen über die praktischen Gründe für die Bevorzugung dieser Art von Chemie in mobilen Geräten und die damit verbundenen Kompromisse.
@bwDraco. Es ist eine verfeinerte Chemie, keine neue Chemie, oder die Spannungsänderung wäre dramatischer als Zehntel Volt. Die Batteriehersteller schützen diese Prozessdetails. Sie werden nicht veröffentlicht, da eine 15-minütige Suche keine Ergebnisse erbracht hat. Es ist, als würde man fragen, wie Kondensatoren kleiner sind, aber eine höhere oder gleiche Kapazität haben. Es geht um einen besseren Herstellungsprozess und reinere Materialien.
@bwDraco. Ist Ihnen nicht in den Sinn gekommen, dass Smartphones und Tablets echte Stromfresser sind, die fast ständig aufgeladen werden müssen, sodass sich die hohen Kosten für die besten Batterien, die man für Geld kaufen kann, lohnen.
Ich vermute, dass sie, wenn sie die Spannung gleich lassen, die Kapazität nur erhöhen können, indem sie die Zellen größer / dicker machen, im Vergleich zu einigen Chemie-Voodoos, von denen sie festgestellt haben, dass sie die Spannung erhöhen und die Gesamtkapazität erhöhen, ohne die physische Größe zu erhöhen.
Ich möchte hinzufügen, dass die Samsung Note 4 und Note 5 riesige, schwere Batterien haben, die 90 % des Telefongewichts ausmachen müssen. Wenn sie eingeschaltet, aber nicht verwendet werden, entladen sie die Batterie mit fast konstant 1 % pro Stunde. In 4 Tagen ist eine frische Batterie leer.
@sparky256 plus die Explosionsfunktion

Antworten (3)

Also habe ich etwas recherchiert und herausgefunden, dass es in der Batterietechnologie einen kürzlichen Fortschritt gibt, der es LiPo-Zellen ermöglicht, die sowohl in mobilen Geräten als auch in Bastler-/RC-Anwendungen verwendet werden, mit höheren Spannungen zu arbeiten. Insbesondere wird in der Anode ein Silizium-Graphen-Additiv zum Schutz vor Korrosion bei höheren Spannungen verwendet, wodurch sie auf 4,35 V oder sogar 4,4 V aufgeladen werden können. Dies führt zu einer etwas höheren Energiedichte, aber das Laden der Batterie auf höhere Spannungen kann ihre Lebensdauer verringern.

Der hohe Stromverbrauch mobiler Geräte bedeutet, dass eine hohe Energiedichte wichtiger ist als jede andere Eigenschaft. Dies bedeutet, dass eine reduzierte Lebensdauer ein akzeptabler Kompromiss ist; Da der typische Verbraucher sein Smartphone alle zwei Jahre austauscht, ist die Lebensdauer keine große Anforderung.

Im Wesentlichen ist die höhere Spannung nur ein weiterer Weg zur Erhöhung der Gesamtenergiedichte.

+1 für eine schöne Zusammenfassung aller obigen Kommentare und eine gute Intuition.
Praktisch betrügen sie, indem sie sie überladen. Deshalb sterben sie schneller. Ich kann mit jeder Li-Ion-Zelle auf 4,4 V gehen, aber es hält nicht so lange wie gewöhnlich.
@Overmind, nein, sie "betrügen" nicht. Diese Antwort besagt ausdrücklich, dass technologische Fortschritte dies ermöglichen. Moderne 4,35-V-Zellen haben die gleiche oder eine höhere Anzahl von Lade-Entlade-Zyklen, was durch Forschung, Charakterisierung und Produktionstests garantiert wird.
Ja, sie betrügen. Laden Sie sie nur auf 4,2 auf und Sie werden deutliche Verbesserungen der Akkulaufzeit feststellen. Ich kann jede 18650-Zelle auf 4,35 übertakten und es funktioniert gut, aber es endet mit einer deutlich kürzeren Lebensdauer. Es hat sich für Zellen von LG, Samsung, Sony und Sanyo/Panasonic bewährt und getestet.
@Overmind: Nein. Es gibt eine tatsächliche Veränderung in der Zellchemie, die dies zulässt. Bei normalen Zellen ist das regelmäßige Aufladen auf 4,35 V unsicher und stellt im Grunde die Sicherheitsmarge dar. Für die neuen Zellen ist 4,35 V eine sichere Spannung, auch wenn das Aufladen auf diese Spannung die Zellverschlechterung beschleunigt. Es ist mehr als alles andere eine Frage der Zellenbelüftung/des Brandrisikos; Die verbesserte Chemie mindert dieses Risiko und ermöglicht höhere Spannungen.
Sicher aus welcher Perspektive? Das Überladen eines 18650 auf 4,35 stellt bei guter Zelle keinerlei Gefahr dar. Ich habe Tausenden von ihnen zu viel berechnet. Es gibt keine Überhitzung oder andere negative Auswirkungen außer der kürzeren Lebensdauer. Wenn die Zelle schlecht ist, überhitzt sie, wenn sie mit viel niedrigeren Spannungen geladen wird. Das tatsächliche Laden einer Standardzelle auf 4,35 V, ohne dass eine signifikante Temperaturänderung festgestellt wird, beweist, dass die Zelle in gutem Zustand ist. Auch der Vergleich der Temperaturkurven eines älteren Akkus (von alten Telefonen) und eines neuen Smartphones beim Laden bestätigt, dass es keinen Unterschied gibt.

Es ist die Batteriechemie. Lithium-Polymer lädt sich höher auf als die neueren Lithium-Eisenphosphat-Batterien.

3,6 Volt gegenüber 3,25 Volt nominal.

2,5 Volt bis 3,65 Volt, wobei der tatsächlich nutzbare Bereich 3,2 Volt bis 3 Volt beträgt.

Nicht wirklich genug Spannung, um ein Smartphone zu betreiben.

Wird im Allgemeinen in Mehrzellenanwendungen verwendet. Ein 5S LiFePO4 ersetzt einen 4S LiPo.

Ist das mit dem Note 7 passiert?

Wir hatten gerade angefangen, LiFePO4-Akkus zu verwenden, als das Note 7 herauskam. Ich hätte fast einen gekauft. Die niedrige Spannung würde es sehr heiß werden lassen.

Sie müssen eine höhere Spannung erhalten, um diese Dinge abzukühlen.

Diese Zahl 3,6-3,7-3,8 V ist die Nennspannung der Zelle während ihrer Entladung. Beispiel: Eine Batterie, die linear von 4,2 V auf 3,0 V leer geht, hat eine Nennspannung von 3,6 V. Eine zweite Batterie reicht 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 die Batterie 714 mA bei 4,2 V liefern, aber wenn sie bei 3,0 V fast leer ist, muss die Batterie 1000 mA liefern. die Akkukapazität 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.

Ein 3,8-V-1500-mAh-Akku funktioniert länger als ein 3,6-V-1500-mAh-Akku. Eine gleichmäßigere Entladespannung ist besser als eine größere Kapazität einer Batterie. Das Wichtigste für Ihr Gerät ist der Wh-Wert.

3,8 V x 1800 mAh = 6,8 Wh

3,6 V x 1900 mAh = 6,8 Wh

Ein Gerät mit 1 W arbeitet mit beiden Akkus 6,8 Stunden

Warum werden in mobilen Geräten 3,8-V-Lithium-Ionen-Akkus anstelle von 3,6-V- oder 3,7-V-Akkus verwendet?
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