Brzo punjenje danas je prisutno gotovo svuda. Telefoni mogu napuniti bateriju od skoro prazne do više od 50 posto za približno pola sata, dok električni automobili za kratko vrijeme mogu dobiti stotine kilometara dodatnog dometa.
Budući da se svaka baterija s vremenom troši, logično je zapitati se ubrzava li brzo punjenje dodatno njeno propadanje.
Odgovor naučnika glasi: da, ali ne uvijek u dramatičnoj mjeri. Brzo punjenje može ubrzati određene oblike degradacije, ali moderne litij-ionske baterije imaju zaštitne sisteme koji ograničavaju moguću štetu.
Litij-ionske baterije, koje se koriste u telefonima, laptopima i električnim automobilima, rade tako što se litij-ioni kreću između dvije elektrode, katode i anode.
Tokom punjenja litij-ioni prolaze kroz bateriju i pohranjuju se u anodi, gdje ostaju sve dok uređaj ponovo ne počne trošiti energiju.
Razlika između običnog i brzog punjenja nalazi se u brzini tog procesa. Pri sporijem punjenju koristi se slabija struja, pa litij-ioni postepeno ulaze u mikroskopske strukture anode. Takav proces proizvodi manje toplote i stvara manje mehaničkog opterećenja.
Kod brzog punjenja struja i snaga znatno su veće, što skraćuje vrijeme punjenja, ali istovremeno povećava opterećenje baterije.
Najveći problemi su toplota i jača struja
Nisu sve baterije jednako prilagođene brzom punjenju. Njihova otpornost zavisi od materijala, unutrašnje strukture i sistema za upravljanje baterijom.
Baterije namijenjene brzom punjenju često koriste posebne materijale za elektrode, tanje elektrode i elektrolite koji omogućavaju lakše kretanje litij-iona. Proizvođači također prilagođavaju unutrašnju strukturu baterije kako bi smanjili otpor i nakupljanje toplote.
Jedan od najvećih rizika brzog punjenja jeste takozvano taloženje litija, poznato kao lithium plating.
Kada se baterija puni veoma brzo, litij-ioni ponekad nemaju dovoljno vremena da pravilno uđu u anodu. Umjesto toga, dio litija može se nataložiti na površini elektrode u obliku metalnog sloja.
Time se smanjuje količina litija dostupna za pohranjivanje energije, zbog čega kapacitet baterije s vremenom opada.
U ekstremnim slučajevima metalne naslage mogu formirati igličaste strukture poznate kao dendriti. One mogu probiti unutrašnje slojeve baterije i ugroziti njenu sigurnost.
Visoke temperature ubrzavaju propadanje
Drugi veliki problem je toplota. Svaka baterija tokom punjenja proizvodi određenu količinu toplote, ali što je punjenje brže, zagrijavanje je izraženije.
Kod manjih baterija i slabije struje to obično ne predstavlja veliki problem. Kod većih baterija, poput onih u električnim automobilima, struje su znatno jače, zbog čega je kontrola temperature mnogo važnija.
Visoka temperatura ubrzava hemijske reakcije koje razgrađuju materijale unutar baterije. U ekstremnim slučajevima može doći do napuhavanja baterije, požara ili takozvanog termalnog bijega, pri kojem se baterija nekontrolisano zagrijava.
Dobra vijest je da moderni telefoni, laptopi i električni automobili imaju napredne sisteme za upravljanje baterijom. Oni tokom punjenja prate napon, struju i temperaturu.
Ako se baterija previše zagrije, sistem automatski smanjuje brzinu punjenja kako bi je zaštitio.
Kako produžiti vijek baterije?
Najvažniji savjet za duži vijek baterije jeste kontrolisanje temperature. Uređaje ne treba puniti na direktnom suncu, u automobilu parkiranom tokom velikih vrućina ili u veoma toploj prostoriji.
Ni ekstremna hladnoća nije dobra jer otežava kretanje litij-iona kroz bateriju.
Idealna temperatura za punjenje iznosi približno između 20 i 25 stepeni Celzijusa, odnosno odgovara temperaturi koja je ugodna i ljudima.
Stručnjaci također savjetuju da laptopi i drugi uređaji ne budu neprestano priključeni na punjač. Za svakodnevnu upotrebu poželjno je održavati napunjenost baterije između približno 20 i 80 posto.
Nije potrebno svaki put puniti uređaj do 100 posto niti redovno prazniti bateriju do kraja.
Zaključak je jednostavan: brzo punjenje može više opteretiti bateriju od običnog, prvenstveno zbog toplote i jače struje.
Ipak, ako je uređaj projektovan za brzo punjenje i koristi se u normalnim temperaturnim uslovima, rizik je znatno manji. Za što duži vijek baterije brzo punjenje najbolje je koristiti kada je zaista potrebno, dok je svakodnevno punjenje poželjno obavljati umjereno, bez pregrijavanja i stalnog održavanja baterije na 100 posto.