Cómo la carga inalámbrica puede estropear la batería de tu teléfono

Cómo la carga inalámbrica puede estropear la batería de tu teléfono

Según los investigadores, cargar su teléfono de forma inalámbrica, aunque es muy conveniente, puede agotar la vida útil de los dispositivos que utilizan las baterías de iones de litio (LIBs) típicas.

Los consumidores y los fabricantes han incrementado su interés en esta conveniente tecnología de carga, llamada carga inductiva, que abandona la manipulación de enchufes y cables, en lugar de simplemente colocar el teléfono directamente en una base de carga.

La estandarización de las estaciones de carga y la inclusión de bobinas de carga inductiva en muchos de los nuevos teléfonos inteligentes ha llevado a un rápido aumento de la adopción de la tecnología. En 2017, los modelos de automóviles 15 anunciaron la inclusión de consolas dentro de los vehículos para cargar inductivamente dispositivos electrónicos de consumo, como teléfonos inteligentes, y en una escala mucho mayor, muchos lo están considerando para cargar baterías de vehículos eléctricos.

Problemas con la carga inalámbrica

La carga inductiva permite que una fuente de energía transmita energía a través de un espacio de aire, sin el uso de un cable de conexión, pero uno de los principales problemas con este modo de carga es la cantidad de calor no deseado y potencialmente dañino que puede generar.

Existen varias fuentes de generación de calor asociadas con cualquier sistema de carga inductiva, tanto en el cargador como en el dispositivo de carga. El hecho de que el dispositivo y la base de carga estén en contacto físico cercano empeoran este calentamiento adicional. La conducción y convección térmicas simples pueden transferir cualquier calor generado en un dispositivo a otro.

En un teléfono inteligente, la bobina receptora de energía está cerca de la cubierta posterior del teléfono (que generalmente no es conductora eléctricamente) y las restricciones de empaque requieren la colocación de la batería del teléfono y la electrónica de potencia muy cerca, con oportunidades limitadas para disipar el calor generado en el teléfono. El teléfono, o proteger el teléfono contra el calor que genera el cargador.

Está bien documentado que las baterías envejecen más rápidamente cuando se almacenan a temperaturas elevadas y que la exposición a temperaturas más altas puede influir significativamente en el estado de salud (SoH) de las baterías durante su vida útil.


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La regla general (o más técnicamente la ecuación de Arrhenuis) es que para la mayoría de las reacciones químicas, la velocidad de reacción se duplica con cada aumento de temperatura de 10 ° C (18 ° F). En una batería, las reacciones que pueden ocurrir incluyen la tasa de crecimiento acelerado de las películas de pasivación (un delgado revestimiento inerte que hace que la superficie por debajo no reaccione) en los electrodos de la celda. Esto ocurre por medio de reacciones redox de la célula, que aumentan irreversiblemente la resistencia interna de la célula, lo que finalmente resulta en una degradación y falla del rendimiento. Una batería de iones de litio por encima de 30 ° C (86 ° F) se considera típicamente a una temperatura elevada, lo que expone a la batería al riesgo de una vida útil más corta.

Las pautas que los fabricantes de baterías han emitido también especifican que el rango de temperatura operativa superior de sus productos no debe superar el rango 50 − 60 ° C (122 − 140 ° F) para evitar la generación de gas y el fallo catastrófico.

Estos hechos llevaron a los investigadores a realizar experimentos que comparaban los aumentos de temperatura en la carga normal de la batería por cable con la carga inductiva. Sin embargo, los investigadores estaban aún más interesados ​​en la carga inductiva cuando el consumidor desalinea el teléfono en la base de carga. Para compensar la mala alineación del teléfono y el cargador, los sistemas de carga inductiva generalmente aumentan la potencia del transmisor y / o ajustan su frecuencia de operación, lo que genera mayores pérdidas de eficiencia y aumenta la generación de calor.

Esta desalineación puede ser muy común ya que la posición real de la antena receptora en el teléfono no siempre es intuitiva u obvia para el consumidor que usa el teléfono. Por lo tanto, el equipo de investigación también probó la carga del teléfono con una desalineación deliberada de las bobinas del transmisor y del receptor.

Comparación de los métodos de carga

Los investigadores probaron los tres métodos de carga (cable, inductivo alineado e inductivo desalineado) con carga simultánea e imágenes térmicas a lo largo del tiempo para generar mapas de temperatura para ayudar a cuantificar los efectos de calentamiento.

En el caso del teléfono cargado con la red eléctrica convencional, la temperatura promedio máxima alcanzada dentro de las 3 horas de carga no excedió 27 ° C (80.6 ° F).

En contraste, para el teléfono cargado por la carga inductiva alineada, la temperatura alcanzó un pico en 30.5 ° C (86.9 ° F) pero se redujo gradualmente para la segunda mitad del período de carga. Esto es similar a la temperatura promedio máxima observada durante la carga inductiva desalineada.

En el caso de la carga inductiva desalineada, la temperatura pico fue de magnitud similar (30.5 ° C (86.9 ° F)), pero esta temperatura se alcanzó antes y persistió durante mucho más tiempo a este nivel (minutos 125 versus minutos 55 para una carga correctamente alineada) .

Independientemente del modo de carga, el borde derecho del teléfono mostró una mayor tasa de aumento de temperatura que otras áreas del teléfono y se mantuvo más alto durante todo el proceso de carga. Una tomografía computarizada del teléfono mostró que este punto de acceso es donde se encuentra la placa base.

También se destacó el hecho de que la potencia de entrada máxima para la base de carga fue mayor en la prueba donde el teléfono estaba desalineado (vatios 11) que el teléfono bien alineado (i vatios). Esto se debe a que el sistema de carga aumenta la potencia del transmisor bajo la desalineación para mantener la potencia de entrada del dispositivo.

La temperatura promedio máxima de la base de carga durante la carga con desalineación alcanzó 35.3 ° C (95.54 ° F), dos grados más que la temperatura detectada por los investigadores cuando el teléfono estaba alineado, lo que logró 33 ° C (91.4 ° F). Esto es un síntoma de deterioro en la eficiencia del sistema, con una generación adicional de calor atribuible a las pérdidas de la electrónica de potencia y las corrientes de Foucault.

Los investigadores señalan que los enfoques futuros para el diseño de carga inductiva pueden disminuir estas pérdidas de transferencia y, por lo tanto, reducir el calentamiento mediante el uso de bobinas ultrafinas, frecuencias más altas y dispositivos electrónicos optimizados para proporcionar cargadores y receptores que son compactos y más eficientes y se pueden integrar en dispositivos móviles. Dispositivos o baterías con cambio mínimo.

En conclusión, el equipo de investigación descubrió que la carga inductiva, si bien es conveniente, probablemente llevará a una reducción en la vida útil de la batería del teléfono móvil. Para muchos usuarios, esta degradación puede ser un precio aceptable para la comodidad de la carga, pero para aquellos que deseen disfrutar de la vida útil más larga de su teléfono, se recomienda la carga por cable.

Fuente: Universidad de Warwick

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