‘RedMagic 8 Pro ondersteunt 165W-snelladen, 5G en Bluetooth 5.2’

Even iets nuanceren:
Als je je telefoon oplaadt zijn er grofweg 4 plekken waar dissipatie optreedt en dus warmte ontwikkeld zal worden:

1) Het minst relevant, de lichtnetadapter. In dit geval een extreem zwaar exemplaar. Bij 165W met 95% rendement wordt in de adapter ruim 8 Watt in warmte omgezet, maar daar heeft je batterij niks van te lijden.

2) Kabel & connectoren. De spanning bij USB was lange tijd uitsluitend 5V, en voor b.v. 10W is dat ook prima, er loopt dan 2 Ampere. Maar stel dat je 50W wilt laden, dan zou je 10 Ampere moeten laten lopen wat dikke kabels, meer verliezen en lompe/dure connectoren betekent. We gebruiken nu al jaren Quickcharge en Power Delivery waarbij de spanning over dezelfde USB connector wordt verhoogd, bijvoorbeeld naar 9V, zodat we kosten en verliezen in kabel en connector beperken. De PD standaard ondersteunt al 20V 5 Ampere (100W) over een USB C connector, bedoeld om b.v. laptops te laden. In het PD compatibele apparaat wordt middels DC/DC converters de spanning dan weer geconverteerd naar iets lagers, meestal ~4.2V of een veelvoud daarvan afhankelijk of er meerdere li-ion cellen in serie staan.

3) De DC/DC omvormer en laadelectronica in je telefoon. Typisch dus een step-down die b.v. 20V omzet in ongeveer 4.2V. Hierbij is rendement en koeling heel belangrijk, want elke Watt die je dissipeert in een kleine passief gekoelde behuizing als een telefoon kan zomaar weer een paar graden opwarming betekenen. De temperatuurverhoging die een Watt dissipatie tot gevolg heeft is immers afhankelijk van hoe snel de warmte afgevoerd kan worden. Oppervlak, materiaal en delta t.o.v. ambient zijn bepalend voor de warmteafvoer, en een telefoon heeft gewoon best weinig oppervlakte naar de omgeving toe.

4) De inwendige weerstand van de li-ion cell. Bij dit soort extreme laadsnelheden wordt de batterij intern geladen met 5C of meer, zeg 25 Ampere. Als je batterij een inwendige weerstand heeft van 0.02 Ohm dan dissipeer je dus al P = I2*R = 12.5W, binnen in de batterij, met een enorme opwarming tot gevolg. Je kunt dit verlagen met grotere electroden, metalen behuizing e.d., maar dat gaat allemaal wel ten koste van je energiedichtheid.

De combinatie van 3 en 4 bepaalt de totale dissipatie in de telefoon zelf, en het koelconcept en formaat de uiteindelijke opwarming. En die is weer bepalend voor de levensduur van de accu.

Je kunt prima de batterij supersnel laden met dusdanige stromen dat je de telefoon 60 graden opwarmt t.o.v. z’n omgeving, maar dan is je batterij na 50 cycli echt wel op z’n einde. En zo’n hoge energiedichtheid is daarbij ook een verhoogd veiligheidsrisico.

Wil je >3 jaar met je batterij doen dan kun je er beter voor kiezen om zo langzaam laden dat de opwarming zich beperkt tot slechts +10…20 graden. In de praktijk komt dat neer op laden met 5 tot 30 Watt voor een normaal formaat telefoon, dus 5V 1A/2A standaard USB (5W/10W) of quickcharge 9V 1.67A (15W). Dan valt de opwarming best mee. Betekent wel dat een 4.2V/5000mAh batterij pas na 1.5 uur vol is, in de praktijk duurt het nog wat langer vanwege laadinefficiency en het feit dat de laatste procentjes langzamer gaan vanwege de chemie in de li-ion cell.

Wil je toch per sé supersnel laden met b.v. 165 Watt, dan moet je diverse tradeoffs accepteren (formaat, snelle degradatie accu, verhoogd risico op defecten door extreme interne temperaturen, verhoogd veiligheidsrisico…). Of een actief gekoelde telefoon accepteren. Koeling via de docking/lader kan ook, zoals Samsung ooit deed met de DeX docking. Ik kan me goed voorstellen dat een laaddockingstation met goede thermische koppeling met de telefoon, en b.v. een peltier element en fan ingebouwd, een praktische manier is om snel te laden zonder opwarmingsproblemen en zonder dat de telefoon zelf meer overhead krijgt. Een serieuze meerprijs, maar dit gaan we vast nog wel zien in de toekomst.

Er is dus niet zoiets als een technologie waarbij de accu niet opwarmt: Je hebt altijd te maken met bovenstaande elementen en de design- en kostentrade-offs in het dilemma tussen levensduur, formaat, veiligheid, laadsnelheid etc.

Natuurlijk wordt per jaar het rendement van de DC/DC conversie steeds beter en de inwendige weerstand van de batterijen ook steeds lager waardoor we wel met steeds hogere vermogens veilig en verantwoord kunnen laden. Maar een telefoon laden met 165W is wel echt de uiterste grens op zoeken en m.i. meer een marketing stunt dan dat je dit echt zou moeten willen gebruiken.

[Reactie gewijzigd door Timewa op 28 november 2022 00:44]