Chip di Protezione

Il voltaggio limite oltre il quale le batterie agli ioni di litio si danneggiano, con seri rischi di sicurezza per l'utente, è di 4.5V. Per questo motivo tutte le batterie agli ioni di litio hanno un circuito di protezione come quello in foto qui sotto. Questo circuito agisce in due modi: evita sia che il voltaggio superi i 4.4V, valore conservativo rispetto al limite di 4.5V, sia che scenda ad una tensione al di sotto di 3V oltre la quale la batteria può deteriorarsi rapidamente (il limite di sicurezza oltre il quale la batteria non deve più essere scaricata è 2.7V). Infatti quando si legge 0% di carica sul display, la carica residua della batteria è del 5% circa, questo per evitare che la batteria raggiunga la tensione limite di scarica.

Questo circuito di protezione non gestisce la ricarica della batteria ma disconnette fisicamente la batteria nel caso in cui le tensioni o le correnti escano dai parametri di sicurezza. Dato che la tensione imposta dal circuito di controllo della carica raggiunge tipicamente i 4.35V quando la batteria ha raggiunto il 100%, il circuito di protezione non interverrà in alcun modo, lasciando la batteria connessa alla sua tensione di fine carica.

Topping & Trickle Charge

Alcuni circuiti di ricarica applicano la Topping Charge mentre altri la Trickle Charge.

Le due strategie avvengono alla fine della fase di ricarica della batteria, che prevede, in ogni caso, una fase iniziale corrente costante e una finale a tensione costante.

La Topping Charge, dopo che la batteria ha raggiunto il 100%, aspetta che la carica scenda sotto una soglia per ricominciare la carica e riportare la batteria al 100%.

La Trickle Charge, al contrario della Topping Charge, mantiene la batteria alla tensione di fine carica in modo da conservare la batteria al 100%, mentre la corrente assorbita diventa pressoché nulla (dell'ordine di qualche µA) come mostrato nel grafico.

Ricarica Ottimizzata

"Con iOS 13 e versioni successive, l'iPhone usa l'apprendimento automatico per tentare di capire le tue abitudini di ricarica quotidiane in modo che l'opzione Caricamento ottimizzato si attivi solo quando l'iPhone prevede che sarà collegato a un caricabatterie per un periodo di tempo prolungato", così Apple spiega la nuova feature, la quale, però, presenta delle criticità.

Essendo a livello software e governata dal machine learning è soggetta a molte imprecisioni. Se non si hanno orari fissi o se se ha una vita frenetica, ad esempio, l’iPhone non potrà mai capire quando scollegheremo il telefono dall'alimentatore.

Tensione VS Cicli di Scarica

Tutti i circuiti preposti al controllo della carica all’interno di smartphone, laptop, tablet e fotocamere digitali caricano le batterie agli ioni di litio fino alla tensione massima supportata dalla cella, nella maggior parte dei casi si parla di 4.35V. Ciò consente di avere la massima carica ammessa dalla batteria dato che il consumatore non vuole altro che un runtime ottimale.

Tuttavia, caricando la batteria alla massima tensione si riduce la vita utile della stessa e se ne potrebbe compromettere la sicurezza. La figura mostra il conteggio dei cicli in funzione della tensione di carica. A 4.35V, il numero di cicli di una normale batteria agli ioni di litio viene dimezzato rispetto ad una tensione di fine carica di 4.2V. Quindi una batteria al litio andrebbe ricaricata ad una tensione inferiore a quella massima ammessa per allungarne notevolmente la vita, e se proprio dovesse essere ricaricata alla tensione massima consentita non dovrebbe rimanerci per un periodo di tempo prolungato. Il controllore di fine carica dovrebbe scollegare la cella dalla tensione facendo sì che inizi il suo ciclo di scarica

È come rilassare i muscoli dopo un esercizio faticoso.

Quick Charge

Consigliamo di applicare la carica ultra rapida solo quando necessario. Un caricabatterie ultrarapido ben progettato dovrebbe avere la selezione del tempo di ricarica per dare all'utente la possibilità di scegliere la carica meno stressante per il tempo assegnato. La figura confronta la durata della vita (numero di cicli) di una tipica batteria agli ioni di litio quando viene caricata e scaricata a velocità 1C, 2C e 3C. Maggiore è la velocità di ricarica, più rapidamente diminuiranno i cicli di scarica. La longevità può essere prolungata fino a 500 ciclicaricando e scaricando al di sotto di 1C0,8C è la velocità consigliata. Non applicare la carica rapida quando la batteria è fredda o calda. Caricare solo a temperature moderate ed evita di caricare rapidamente una batteria vecchia.

Le app "salva batteria"

Sul Google Play Store si possono trovare numerose app che monitorano lo stato della batteria ma che tuttavia non riescono a scollegarla dalla corrente nel momento in cui è carica.

Esiste un'app, i cui programmatori sostengono che riesca a scollegare la batteria dalla fase di ricarica impostando una soglia di ricarica massima. Tuttavia, per utilizzare quest'app, di cui non si hanno dati certi sul suo reale funzionamento, bisogna necessariamente modificare tramite Rooting le impostazioni del sistema imposte dal produttore dello smartphoneinvalidando così la garanzia nel caso non si riuscisse a tornare alla impostazioni di fabbrica e rischiando di Brickare (non si accende più) il dispositivo.

Samsung ha addirittura impostato un "contatore" per tenere traccia di eventuali manomissioni del sistema, anche se si fosse riusciti a tornare alle impostazioni di fabbrica.

Litio, il Petrolio del Futuro

L’allarme sugli approvvigionamenti ha già cominciato a suonare, anche se i veicoli in grado di viaggiare non a benzina o gasolio sono ancora una rarità sulle nostre strade. Numerosi fondi stanno facendo incetta di metallo ed il risultato è che in un paio d’anni i prezzi del litio e del cobalto sono più che triplicati, passando da 20mila a oltre 80mila dollari a tonnellata.

L’85% del litio del mondo si trova in ArgentinaCile e Bolivia. In Bolivia, il più povero dei paesi sudamericani, la fonte principale è il Salar de Uyuni, un’enorme distesa salina di oltre dieci mila chilometri quadrati. Sotto tale superficie c’è litio in grandi quantità ma finora sfruttate quasi per niente.

Il problema infatti è estrarlo: costa molto e occorrono grandi competenze tecniche. Le attività minerarie richiedono enormi quantità di acqua per l’estrazione. Il Cile, ad esempio, per continuare l’estrazione ha iniziato a prelevare acqua dal mare, con il grosso problema di doverla depurare dal sale. In Bolivia, invece, si rischia di andare ad intaccare le falde acquifere per la pulizia del materiale estratto. In alcuni casi vengono abbattuti svariati ettari di foresta vergine, prosciugate lagune per stoccare le “torte”, ovvero montagnole di materiale scavato e di scarto.

Lo smartphone scollega la batteria?

Per dimostrare che i nostri smartphone non sono poi così smart è stato eseguito un test di laboratorio in cui si analizza come uno smartphone di ultima generazione gestisce la fase di carica della batteria.

Nel video test è possibile osservare come lo smartphone mantenga la batteria alla sua tensione di fine carica di 4.35V sebbene abbia già raggiunto il 100% da tempo.

E' in seguito mostrato che solo con l'azione di Witty il dispositivo viene scollegato dalla rete elettrica quando completamente carico.

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