Làm sao sạc nhanh có thể hồi sinh pin smartphone sau vài phút?

Sạc nhanh là một trong những tính năng của smartphone mà người dùng không chú ý cho đến khi có nhu cầu như chuẩn bị rời khỏi nhà và phát hiện pin màu đỏ cần hồi lại chỉ sau vài phút cắm sạc.

Vậy làm sao sạc nhanh có thể thực hiện việc đó nhanh như vậy, đặc biệt trong những phút sạc đầu tiên và chúng ta cần chú ý ra sao đối với chức năng này?

Bất kể tiêu chuẩn của thương hiệu là gì, bản thân pin lithium-ion trên smartphone đều có những mức điện áp cụ thể, có thể nhận và giải phóng một lượng dòng điện nhất định. Nhiều điện áp hơn và cường độ cao hơn sẽ dẫn đến nhiều năng lượng hơn. Điều này được thể hiện theo công thức vật lý Công suất (W) = Điện áp (Volt) x Cường độ dòng điện (Amperes).

Tuy nhiên, pin có những giới hạn nghiêm ngặt về giới hạn hoạt động, đặc biệt là điện áp, để sạc an toàn cũng như tối ưu hóa tuổi thọ linh kiện và thiết bị. Chính vì vậy, sạc nhanh không chỉ đơn giản là áp dụng điện áp và cường độ dòng điện cao để nạp càng nhiều năng lượng càng tốt.

Thay vào đó, việc sạc nhanh sẽ được chia thành 2 giai đoạn khác nhau: giai đoạn có cường độ dòng điện không đổi và giai đoạn có điện áp không đổi. Hình ảnh dưới đây từ Battery University sẽ giúp người dùng có liên tưởng tốt hơn về quá trình sạc nhanh.

Để dễ hiểu: đường màu đỏ tương ứng với điện áp và đường màu xanh tương ứng với cường độ dòng điện. Hãy xem điện áp thay đổi như thế nào trong quá trình sạc, vì điều này ảnh hưởng đến lượng dòng điện có thể truyền tới pin. Chúng ta đặc biệt quan tâm đến giai đoạn đầu, nơi sử dụng dòng điện một chiều vì nó là chìa khóa để sạc nhanh trong những phút đầu tiên.

Công nghệ sạc nhanh tận dụng pha dòng điện không đổi này để cung cấp dòng điện nhiều nhất có thể cho pin trước khi pin đạt điện áp tối đa. Do đó, chúng hoạt động hiệu quả hơn khi pin cạn hơn (dưới 50% dung lượng) và ngày càng có tác động nhỏ hơn đến thời gian sạc khi vượt quá 80% dung lượng.

Trên thực tế: pha có dòng điện không đổi là khoảng thời gian ít gây hại nhất cho sức khỏe của pin về lâu dài. Hay nói cách khác, điện áp không đổi cao hơn cùng với nhiệt là nguyên nhân làm giảm tuổi thọ của linh kiện nhất.

Từ đây, có những kỹ thuật khác nhau mà nhà sản xuất có thể áp dụng để tăng khả năng quản lý năng lượng cho pin nhằm cải thiện thời gian sạc. Ví dụ, sử dụng các vật liệu tiên tiến hơn để chịu được dòng điện và nhiệt độ cao hơn, sử dụng pin có nhiều nhãn cực dương và cực âm để giảm điện trở trong và do đó làm tăng dòng điện, pin hai cell chia dòng điện thành hai pin song song.

Tối ưu hóa thời gian sạc pin cũng liên quan đến việc theo dõi điện áp và dòng điện để gỡ lỗi các thuật toán vì ngoài nhiệt độ, dữ liệu này có thể được gửi đến bộ sạc thông minh để điều chỉnh nguồn điện cho thiết bị.