¿Qué pasó con la invención del cargador de teléfono de 30 segundos?

Se derritió. Antes incluso de que saliera del laboratorio.

En realidad, nunca existió realmente.

En serio, cuando escuchas a personas que afirman que han inventado una batería o un ultracondensador, o lo que sea, ¡”se puede cargar en segundos!”, Es una señal inquietantemente segura de que no tienen la menor educación básica. – y me refiero al principio más básico de – ingeniería eléctrica: Ley de Ohms.

Incluso si existiera dicho dispositivo de almacenamiento de energía (y existen), el factor limitante se convierte en la resistencia de los conductores y el calor generado en esos conductores, entre dicha batería y la fuente de alimentación que la recarga.

Podría elaborar algunas ecuaciones básicas con un par de ejemplos, pero un simple experimento mental servirá:

Tome una batería normal de teléfono inteligente, con, digamos, 1000 mAH de capacidad. Eso significa que para recargarlo, debe colocar 1000 mA a través de él durante 1 hora antes de que se cargue al 100%. Pero las baterías no son realmente ideales así; En realidad, es algo así como 500 mA durante aproximadamente una hora, y luego esa corriente disminuye de 500 mA a ~ 50 mA durante un par de horas más, antes de que la química de la batería realmente se recargue al 100%. Este es el tipo de fuente de alimentación de la que estamos hablando para hacer esto:

Entonces, hay 2 etapas allí, la primera etapa donde PUEDES conducir la corriente a una velocidad alta, y luego la segunda etapa donde alcanzas el voltaje terminal máximo de la química de esa batería (es decir, el ion de litio es de alrededor de 4,2 voltios), que puedes ‘ No exceda (sin dañar la batería permanentemente, y con el riesgo de que explote / etc.), por lo que todo lo que puede hacer es aplicar 4.2 voltios y esperar a que la corriente caiga, hasta que sea lo suficientemente baja como para considerarse completamente cargada. Al final de esa primera etapa, una batería de iones de litio tiene una carga de alrededor del 80%. Lo que significa que se necesita la hora o dos restantes para obtener el último 20%.

Entonces, los “cargadores rápidos” aumentan la corriente en esa primera etapa de recarga de la batería: 1000 mA por 30 minutos, o 2000 mA por 15 minutos, o más, lo que reduce el tiempo que le toma a la batería alcanzar ese voltaje terminal máximo, a a qué hora llegas a la carga de la segunda etapa atrozmente lenta.

Hasta aquí todo bien.

El problema surge cuando, incluso si su batería puede hacer frente a una tasa de recarga de Etapa 1 más alta, tiene otro problema. A medida que aumenta la corriente, la caída de voltaje en los cables entre su fuente de alimentación y la batería aumenta, y se calientan más y más. Entonces sigamos …

4000 mA (4 amperios) durante 7,5 minutos.

8 amperios por 3.75 minutos

16 amperios por 1.8 minutos

32 amperios por 0.9 minutos

64 amperios durante 0,45 minutos (es decir, ~ 30 segundos).

Aquí es donde entra en juego la simple realidad de la Ley de Ohm. A medida que aumenta la corriente, también lo hace el voltaje perdido a lo largo de ese conductor, que se pierde como calor. En el ejemplo anterior, su teléfono probablemente se derretiría debido a la energía perdida en los cables entre la batería y su fuente de alimentación de recarga.

¿Sabes cómo es una fuente de alimentación capaz de 64 amperios?

¿Y qué hay de los cables que deben pasar entre esta fuente de alimentación y esta nueva batería maravillosa para que no se derritan?

No es exactamente una solución práctica.

Por un lado, las tasas de carga y las capacidades de los teléfonos existentes dependen del propio teléfono. Todo lo que puede hacer es asegurarse de que el teléfono reciba la mayor cantidad de corriente posible, con pérdidas de voltaje mínimas. Muchos cables del cargador que se ofrecen son tan delgados que el voltaje cae demasiado para que el teléfono pueda utilizar la corriente completa que se ofrece.

Entonces, ¿cargador de 30 segundos para teléfonos existentes? Olvídalo.

¿Qué pasaría si tuviéramos que diseñar un nuevo teléfono con la carga más rápida posible? Para minimizar las pérdidas de los cables, necesitamos un cableado muy grueso y circuitos robustos en el teléfono. Esto dará como resultado que el circuito de carga en el teléfono sea del tamaño de, bueno, un teléfono, duplicando aproximadamente el tamaño del teléfono.

¿Qué tal si lo hacemos a la antigua usanza, colocamos toda la inteligencia fuera del teléfono? Tengamos dos almohadillas metálicas muy grandes en la parte posterior del teléfono, con conexión directa directamente a la batería. Sin hacer cálculos reales, calculemos que las almohadillas serán del tamaño de una pata de gato. En realidad, hagamos que tenga la misma forma y llamémosle diseño. El marketing puede comparar la velocidad con varios animales felinos más adelante. Además, necesitamos unos parches más pequeños para detectar el voltaje y comunicar la temperatura.

En este punto, solo hemos hecho que nuestro teléfono sea 3 mm más grueso, lo cual es bueno. Pero, tenemos almohadillas gigantes expuestas, directamente conectadas a la batería. Si guarda el teléfono en su bolsillo, probablemente vaporizará sus llaves. No se preocupe, el cerrojo Smith puede mirar la carne carbonizada de su muslo para obtener el patrón de nuevas llaves, pero a la mayoría de las personas les parecería que todo el procedimiento es alarmante e indeseable, por lo que debemos resolver eso. Lo mejor que podemos pensar es agregar otra cubierta protectora encima de nuestras almohadillas de carga rápida. Debe tener algún tipo de mecanismo y enclavamientos mecánicos para que la cubierta solo revele las almohadillas cuando empujamos el teléfono a la estación de carga.

Ah sí, la estación de carga. Para evitar tener cables del tamaño de los cables de conexión para el automóvil, conectaremos el teléfono a la estación de carga del tamaño de una tostadora.

Hasta ahora hemos agregado un grosor de 3 mm + 5 mm, o un poco más de un cuarto de pulgada, y podemos suministrar enormes cantidades de corriente de una manera algo controlada y vagamente segura. Ahora necesitamos encontrar una batería que pueda aceptarla.

La batería típica del teléfono celular está optimizada para una densidad de energía máxima. Es decir, una vez que esté lleno, mantendrá su teléfono funcionando durante el mayor tiempo posible hasta que esté vacío. Las baterías en las herramientas eléctricas están optimizadas para poder producir grandes cantidades de corriente, de modo que el taladro o el operador tengan la seguridad de girar. La batería de la herramienta eléctrica debe ser el doble de grande para almacenar la misma energía que la batería del teléfono celular. También podríamos mirar los ultracondensadores, pero el departamento de marketing nos dice que un teléfono con una duración de batería de 1 hora no es compatible, además de que los abogados ya están nerviosos, ya que nuestro prototipo vaporizó las llaves del CEO y prendió fuego a su caniche. Ups

Finalmente, tomamos nuestra máquina del tiempo y compramos células A123 18650. La investigación muestra que se pueden cobrar a tasas de 1 minuto sin sufrir un envejecimiento acelerado. A medida que nuestro teléfono se ve progresivamente más imposible de vender en este momento, simplemente lo colocamos en cinta adhesiva a un lado.

¿Cuál es el resultado final? Un teléfono de más del doble de grosor que un teléfono normal, que solo se puede cargar en una base, y además tiene lo que parece una batería de celda D pegada a su lado. Este enorme artilugio se carga al 80% en un minuto, y a pesar de su tamaño tiene menos de la mitad de la duración de la batería de otros teléfonos.

En última instancia, las personas prefieren una mayor duración de la batería y teléfonos más elegantes que la carga rápida.

Daré la respuesta en dos partes

Primero explicaré el mecanismo de carga de una batería.

La velocidad de carga depende de la batería y no del cargador. También la carga rápida de una batería se deteriora más rápido.

Normalmente, una batería se carga a una velocidad de C / 10, donde C es la clasificación de amperios por hora de la electrónica.

Pero hay baterías disponibles en el mercado que se cargan a una velocidad C o incluso mayor, aunque son caras.

Segundo, practicidad

Aunque un dispositivo se haya fabricado en un laboratorio, no significa que se pueda fabricar para el consumidor de manera fácil o práctica.

Puede funcionar en algún nivel, pero puede ser muy costoso de hacer, por lo que no se puede hacer a gran nivel.

O podría usar un material disponible escaso o limitado para que no se pueda producir en masa.

Puede haber limitaciones en su uso, ya que la batería duraría solo tres cargas, ¿compraría este producto ?, supongo que no.

Por lo tanto, hay muchas razones por las cuales se hacen muchas tecnologías, pero no se pueden hacer para un uso práctico.

¿no cargarlo más rápido dañará la batería?

Esta es una pregunta muy justa, y vamos a tratar de explicarla en términos muy claros y más adelante con un análisis más técnico. Sabemos que la mayoría de ustedes no son ingenieros eléctricos, por lo que la respuesta simple es: NO .

Una manera simple de pensar sobre la relación entre cualquier cargador y el dispositivo que está cargando es la siguiente: el teléfono se comunicará con el cargador y le dirá cuánta energía / energía le dará. El cargador le da exactamente cuánto necesita. Desde que Apple diseñó el iPhone, saben exactamente cuánta energía es segura solicitar del cargador. Esta es una de las mismas razones por las que puede usar su cargador en países extranjeros donde sus enchufes de electricidad y voltaje son diferentes.

La razón por la cual el cargador normal que viene con su iPhone no puede cargarlo tan rápido como un cargador Exqsity es que la capacidad máxima es de 5 vatios y 1 amperio. El cargador Exqsity puede cargar a 12 vatios y 2.1 amperios. En resumen, el iPhone puede solicitar más energía del cargador normal, pero el cargador normal simplemente no tiene la capacidad de proporcionarle más al iPhone. ¡Ya le está dando a tu teléfono todo lo que tiene!

Lo importante para recordar al final del día es que el cargador Exqsity FUNCIONA y carga su teléfono 2 veces más rápido SIN ningún peligro para la batería o la vida útil de la batería.