Pourquoi les batteries lithium-ion 3,8 V sont-elles utilisées dans les appareils mobiles, plutôt que les batteries 3,6 V ou 3,7 V?

J'ai remarqué une tendance étrange dans les batteries au lithium-ion utilisées dans les smartphones et les tablettes: plutôt que les 3,6 V ou 3,7 V par cellule typiques de la plupart des batteries Li-ion dans d'autres types d'appareils grand public, ils utilisent des batteries de 3,8 V qui sont chargé à une tension maximale de 4,35 V (c'est le cas avec mon Nexus 5X et Nexus 9). Dans au moins un cas (la batterie LG G5 ), la batterie a une tension nominale de 3,85 V et est chargée à 4,4 V.

Qu'est-ce que ces cellules Li-ion haute tension? Je peux comprendre que la tension plus élevée se traduit par plus d'énergie globale, mais pourquoi rechercher une tension plus élevée au lieu d'une capacité plus élevée (comme cela se fait avec les cellules 18650)? Y a-t-il un inconvénient à utiliser ce type de batterie?

Une discussion de discussion commençant ici suggère que cette tension plus élevée est spécifique aux batteries Li-poly et ne s'applique pas aux cellules cylindriques comme 18650 ou aux cellules prismatiques comme celles utilisées dans les batteries d'appareils photo compacts. Est-ce bien le cas?

— bwDraco
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Peut-être des améliorations dans la construction et / ou la chimie qui permettent cela? Une tension à l'état chargé plus élevée se traduit par des forces mécaniques internes plus élevées dans les batteries Li-po, je pense.

— user2943160

Je ne suis pas sûr que nous puissions fournir une réponse exacte à votre question. Ces détails sont au niveau de la fabrication et à mesure que le processus et les matériaux s'améliorent, la tension plus élevée est un effet secondaire naturel. Les détails fins sont propriétaires et protégés par le droit d'auteur, donc même Wikipedia n'est pas susceptible d'offrir de l'aide.

— Sparky256

@ Sparky256: Je ne cherche pas nécessairement des informations sur la chimie sous-jacente. Je recherche des informations sur les raisons pratiques de préférer ce type de chimie dans les appareils mobiles et les compromis impliqués.

— bwDraco

@bwDraco. C'est une chimie raffinée, pas une nouvelle chimie, ou le changement de tension serait plus dramatique que les dixièmes de volt. Les fabricants de batteries protègent ces détails du processus. Ils ne sont pas rendus publics, car 15 minutes de recherche n'ont donné aucun résultat. C'est comme demander comment les condensateurs sont plus petits mais avec une capacité supérieure ou identique. Il s'agit d'un meilleur processus de fabrication et de matériaux plus purs.

— Sparky256

Je vais deviner que s'ils laissent la même tension, ils ne peuvent augmenter la capacité qu'en rendant les cellules plus grandes / plus épaisses par rapport à certains vaudous de chimie qu'ils ont trouvés pour augmenter la tension et augmenter la capacité globale sans augmenter la taille physique.

— Vince Patron

Réponses:

J'ai donc fait quelques recherches et découvert qu'il y a une récente avancée dans la technologie des batteries qui permet aux cellules LiPo, utilisées à la fois dans les appareils mobiles et les applications amateurs / RC, de fonctionner à des tensions plus élevées. Plus précisément, un additif silicium-graphène est utilisé dans l'anode pour protéger contre la corrosion à des tensions plus élevées, ce qui permet de les charger à 4,35 V ou même 4,4 V. Il en résulte une densité d'énergie légèrement plus élevée, mais la charge de la batterie à des tensions plus élevées peut réduire sa durée de vie.

La forte consommation d'énergie des appareils mobiles signifie qu'une densité d'énergie élevée est plus importante que toute autre caractéristique. Cela signifie qu'une durée de vie réduite est un compromis acceptable; étant donné que le consommateur type remplace son smartphone tous les deux ans, la durée de vie n'est pas une exigence majeure.

En substance, la tension plus élevée n'est qu'une autre façon d'augmenter la densité énergétique globale.

— bwDraco
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+1 pour un joli résumé de tous les commentaires ci-dessus, et une bonne intuition.

— Sparky256

Pratiquement, ils trichent en les surfacturant. Voilà pourquoi ils meurent plus vite. Je peux utiliser 4,4 V avec n'importe quelle cellule Li-Ion, mais cela ne durera pas aussi longtemps que d'habitude.

— Overmind

@Overmind, non, ils ne "trichent" pas. Cette réponse indique spécifiquement que les progrès technologiques permettent que cela se produise. Les cellules 4,35 V modernes ont le même nombre ou plus de cycles de charge-décharge, ce qui est garanti par la recherche, la caractérisation et les tests de production.

— Ale..chenski

Oui, ils trichent. Chargez-les uniquement à 4.2 et vous verrez des améliorations très importantes de la durée de vie de la batterie. Je peux OC n'importe quelle cellule 18650 à 4,35 et cela fonctionne bien, mais cela se terminera par une durée de vie beaucoup plus courte. Il est éprouvé et testé pour les cellules LG, Samsung, Sony et Sanyo / Panasonic.

— Overmind

@Overmind: Non. Il y a un véritable changement dans la chimie cellulaire qui permet cela. Pour les cellules normales, il n'est pas sûr de charger régulièrement 4,35 V et c'est essentiellement la marge de sécurité. Pour les nouvelles cellules, 4,35 V est une tension sûre, même si la charge à cette tension accélère la dégradation des cellules. C'est une question de ventilation des cellules / de risque d'incendie plus que toute autre chose; la chimie améliorée atténue ce risque et permet des tensions plus élevées.

— bwDraco

-2

ce nombre 3,6-3,7-3,8V est la tension nominale de la cellule lors de sa décharge. exemple: une batterie passe de 4,2 V à vide à 3,0 V à un taux linéaire, aura une tension nominale de 3,6 V. Une deuxième batterie passe de 4,3 V à 3,3 V vide aura une tension nominale de 3,8 V

si votre appareil utilise 3 watts de puissance, la batterie devra fournir 714 mA à 4,2 V, mais lorsqu'elle est presque vide à 3,0 V, la batterie doit fournir 1000 mA. la capacité de la batterie de (exemple =>) 1500mAh sera vide plus rapidement. La deuxième batterie fournira 697mA à 4,3V jusqu'à 909mA à 3,3V lorsqu'elle est presque vide.

une batterie 3.8V 1500mAh fonctionnera plus longtemps qu'une batterie 3.6V 1500mAh. une tension de décharge plus régulière est meilleure qu'une plus grande capacité sur une batterie. le plus important pour votre appareil est le taux de Wh.

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

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

Un appareil utilisant 1W fonctionnera 6,8 heures avec les deux batteries

— Andy
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