Los investigadores de WMG en la Universidad de Warwick han descubierto que el uso de carga inductiva, aunque es muy conveniente, corre el riesgo de agotar la vida útil de los teléfonos móviles que usan LIBs baterías de iones de litio típicas
Los consumidores y los fabricantes han incrementado su interés en esta conveniente tecnología de carga, abandonando la manipulación de enchufes y cables en favor de simplemente configurar 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 teléfonos inteligentes nuevos ha llevado a una adopción cada vez mayor de la tecnología. En 2017, 15 modelos de automóviles anunciaron la inclusión de consolas dentro de los vehículos para cargar inductivamente dispositivos electrónicos de consumo, como teléfonos inteligentes- y a una escala mucho mayor, muchos lo están considerando para cargar baterías de vehículos eléctricos.
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 se puede generar. Hay variosfuentes de generación de calor asociadas con cualquier sistema de carga inductiva, tanto en el cargador como en el dispositivo que se está cargando. Este calentamiento adicional empeora por el hecho de que el dispositivo y la base de carga están en contacto físico cercano, cualquier calor generado en un dispositivopuede transferirse al otro por simple conducción térmica y convección.
En un teléfono inteligente, la bobina receptora de energía está cerca de la cubierta posterior del teléfono que generalmente no es eléctricamente conductora y las restricciones de empaque requieren la colocación de la batería del teléfono y la electrónica de potencia en las proximidades, con oportunidades limitadas para disipar el calor generado eno proteger el teléfono del calor generado por el cargador. Está bien documentado que las baterías envejecen más rápido cuando se almacenan a temperaturas elevadas y que la exposición a temperaturas más altas puede influir significativamente en el estado de salud SoH debaterías durante su vida útil.
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. En una batería, las reacciones que pueden ocurrir incluyen la velocidad de crecimiento acelerado de la pasivaciónpelículas un revestimiento delgado e inerte que hace que la superficie debajo de la superficie no sea reactiva en los electrodos de la celda. Esto ocurre a través de reacciones redox de la celda, que aumentan irreversiblemente la resistencia interna de la celda, lo que finalmente resulta en la degradación del rendimiento y la falla.Por lo general, se considera que 30 ° C está a temperatura elevada exponiendo la batería al riesgo de una vida útil más corta.
Las pautas emitidas por los fabricantes de baterías también especifican que el rango de temperatura operativa superior de sus productos no debe superar el rango de 50 a 60 ° C para evitar la generación de gas y fallas catastróficas.
Estos hechos llevaron a los investigadores de WMG a realizar experimentos que comparaban el aumento de temperatura en la carga normal de la batería por cable con la carga inductiva. Sin embargo, el WMG estaba aún más interesado en la carga inductiva cuando el consumidor desalinea el teléfono en la base de carga.Al alinear el 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 más pérdidas de eficiencia y aumenta la generación de calor.
Esta desalineación puede ser una ocurrencia 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 de WMG también probó la carga del teléfono con una desalineación deliberada del transmisor y el receptorbobinas
Los tres métodos de carga cable, inductivo alineado e inductivo desalineado se probaron con carga simultánea e imagen térmica a lo largo del tiempo para generar mapas de temperatura para ayudar a cuantificar los efectos de calentamiento. Los resultados de esos experimentos se han publicado en la revista Letras de energía de ACS en un artículo titulado "Consideraciones de temperatura para cargar baterías de iones de litio: modos de carga inductiva versus de red para dispositivos electrónicos portátiles"
Los gráficos con este comunicado de prensa ilustran tres modos de carga, basados en a carga de CA carga de cable y carga inductiva cuando las bobinas están b alineadas y c desalineadas. Los paneles i y ii muestran una vista realistade los modos de carga con una instantánea de los mapas térmicos del teléfono después de 50 minutos de carga. Independientemente del modo de carga, el borde derecho del teléfono mostró una mayor tasa de aumento de temperatura que otras áreas del teléfono y permaneció más altodurante todo el proceso de carga. Una tomografía computarizada del teléfono mostró que este punto de acceso es donde se encuentra la placa base
También fue notable el hecho de que la potencia de entrada máxima a la base de carga fue mayor en la prueba donde el teléfono estaba desalineado 11W que el teléfono bien alineado 9.5 W. Esto se debe a que el sistema de carga aumenta el transmisoralimentación con desalineación para mantener la potencia de entrada objetivo al dispositivo. La temperatura promedio máxima de la base de carga durante la carga con desalineación alcanzó 35.3 ° C, dos grados más que la temperatura detectada cuando el teléfono estaba alineado, que alcanzó 33 ° C.Esto es sintomático de deterioro en la eficiencia del sistema, con generación de calor adicional atribuible a pérdidas de potencia electrónica y 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 de accionamiento optimizados para proporcionar cargadores y receptores que son compactos y más eficientes y pueden serintegrado en dispositivos móviles o baterías con un cambio mínimo.
En conclusión, el equipo de investigación encontró que la carga inductiva, aunque conveniente, probablemente conducirá a una reducción en la vida útil de la batería del teléfono móvil. Para muchos usuarios, esta degradación puede ser un precio aceptable por la conveniencia de la carga, pero parapara aquellos que desean obtener la mayor vida útil de su teléfono, todavía se recomienda la carga por cable.
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Materiales proporcionado por Universidad de Warwick . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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