Batteriet blir varmt under laddning: orsaker, säkra gränser och praktiska lösningar

En telefon som har suttit på en laddare i tjugo minuter känns varm mot handflatan, och den första instinkten är att undra om något är fel. Vanligtvis är ingenting. Laddning är en exoterm process: att omvandla växelström från väggen till den lågspänningslikström som ett batteri behöver, och sedan trycka litiumjoner från en elektrod till den andra, båda frigör värme som en biprodukt.

Slutsatsen först: yttemperaturer på ungefär 30°C till 40°C (86°F till 104°F) under laddning är vanliga, och snabbladdning kan pressa ett batteri till cirka 45°C (113°F) innan laddningsregulatorn avsiktligt saktar ner. Värme som gör ont att hålla i, fortsätter att klättra efter den första halvtimmen, eller som kommer tillsammans med ett svullet hölje, en kemisk lukt eller en kontakt som är varm medan batteriet är kallt, pekar på ett fel snarare än på normala förluster.

Hur mycket värme är egentligen normalt under laddning?

Temperatur är den mest användbara enstaka avläsningen du kan göra, eftersom den skiljer vanliga förluster från ett utvecklande misslyckande. Banden nedan återspeglar typiskt beteende för litiumjontelefoner, surfplattor, bärbara datorer och verktygspaket; exakta siffror beror på cellen, laddaren och höljet, så läs dem som intervall snarare än fasta gränser.

Varför ett batteri blir varmt under laddning

Värme måste komma någonstans ifrån, och en laddningskrets erbjuder bara ett fåtal platser för att den ska komma. Att arbeta igenom dem i ordning är snabbare än att gissa.

• Konverteringsförluster. En laddare omvandlar AC till DC, och enheten omvandlar det igen till den spänning som cellen behöver. Varje steg förlorar ungefär 10 till 20 procent som värme, som visas i adaptern, kabeln och batteriet.
• Laddström. Resistiv uppvärmning stiger med kvadraten av ström. En fördubbling av laddningsströmmen fyrdubblar ungefär värmen som genereras inuti cellen och ledningarna, vilket är anledningen till att en laddning på 65 W värmer en telefon mycket mer än en laddning på 5 W över natten.
• Åldrande celler. Efter cirka 500 hela cykler behåller en cell vanligtvis 80 procent av sin kapacitet, och det inre motståndet har ökat. Samma ström producerar nu mer värme än när förpackningen var ny.
• Omgivningstemperatur och luftflöde. En enhet som laddas under en kudde, inuti ett stängt fodral eller på en bils instrumentbräda har ingenstans att avge värme. Laddning i ett 35°C rum kan lägga till flera grader på egen hand.
• Kabel- och kontaktmotstånd. Tunna, långa eller slitna kablar, skadade kontakter och korroderade uttagskontakter ger motstånd utanför batteriet. Den värmen dyker upp vid kontakten snarare än cellen.
• Placering av laddare. En adapter begravd under mjuka möbler eller staplad i en stängd låda kan inte skingra sina egna förluster och för den värmen vidare.
• Ladda under laddning. Navigering, video och spel lägger till urladdningsvärme från processorn ovanpå laddningsvärme.
• Utbudssidan. Överbelastade grenuttag, delvis hoprullade förlängningssladdar och lösa uttagskontakter bidrar med sin egen del, som är lätt att förbise.

Vad uttaget och grenuttagets sida bidrar med

De flesta råd om ett varmt batteri fokuserar på telefonen. I praktiken går en betydande del av överhettningsfodral tillbaka till uttaget, förlängningssladden eller remsan som laddaren är ansluten till. Kontaktmotstånd är den vanliga boven. Ett uttag som greppar kontakten löst tvingar ström genom en mindre kontaktyta, och det området beter sig som ett värmeelement: kontaktkroppen blir märkbart varm inom några minuter medan batteriet förblir svalt. Om kontakten är varmare än telefonen är problemet uppströms.

Överbelastningsskydd är viktigt av samma anledning i större skala. En remsa klassad till 16 A som uppmanas att mata en värmare, en bärbar datoradapter och en telefonladdare på en gång kommer att bli varmare än den borde, och en remsa med en korrekt överbelastningsskyddsbrytare eller termisk brytare kommer att öppna kretsen innan husets temperatur blir en fara. Hus gjutna av polykarbonat är det bättre valet i varma miljöer, eftersom materialet behåller sin mekaniska styrka och flamskyddsegenskaper vid högre temperaturer än många alternativ som används i lågprisremsor.

Cable3G 4-uttag EU Power Strip med överbelastningsskydd Fyra EU-uttag på 16A/220-250V med överbelastningsskyddsbrytare, inre delar av helkoppar och ett flamskyddat PC-skal för hushållsströmdistribution. Visa produkt →

Remsor med USB-portar lägger till en andra värmekälla. AC-till-DC-omvandlaren inuti remsan arbetar kontinuerligt och värms av sig själv; när en remsa med fyra uttag med två USB-portar laddas nära dess klassificering, strömmar den interna värmen ut genom samma hölje. Om du lämnar luftutrymme runt remsan och undviker att koppla ihop den bakom möbler, håller omvandlaren inuti sitt designfönster.

Kabelupprullare är det föremål som oftast missbrukas i detta sammanhang. En helt lindad rulle som bär en tung laddnings- eller värmebelastning kan inte avleda värme från den lindade ledaren, och de inre varven blir allt varmare. Rulla av kabeln helt före användning, respektera rullens strömstyrka och kontrollera att jordanslutningen är intakt när rullen matar utomhusutrustning.

EU Standard 10m kabelupprullare med överbelastningsskydd Tio meter EU-kabelupprullare klassad 16A/220-250V, med brandsäkert PP-skal, helkopparkärna och överbelastningsskyddsbrytare för inomhus- eller utomhusbruk. Visa produkt →

Varningstecken som betyder att sluta ladda nu

Värme är inte detsamma som fara, men några specifika signaler är värda att agera på omedelbart snarare än att övervaka.

Praktiska sätt att hålla nere laddtemperaturen

1. Ladda på en hård, öppen yta som ett skrivbord eller en hylla, aldrig på sängkläder, klädsel eller papper.
2. Ta bort tjocka eller isolerade fodral under snabbladdning så att paketet kan utstråla värme.
3. Matcha adaptern till enheten. En laddare som är klassad långt över enhetens ingång pressar ström som laddningskretsen måste försvinna.
4. Använd en kabel som är klassad för strömmen och byt ut alla kablar vars kontakt har missfärgats eller känns lös.
5. Undvik att ladda i direkt solljus, i ett parkerat fordon eller bredvid en kylare.
6. Håll tung användning som navigering och spel efter laddningen, inte under den.
7. Reservera laddning över natten för en lågwattsadapter istället för en snabbladdare.
8. Kontrollera temperaturen på kontaktkroppen, inte bara batteriet; en varm kontakt betyder vanligtvis ett problem med uttag eller kabel.

Vad köpare bör kontrollera i laddningsmaskinvara

För distributörer och utrustningstillverkare som anger grenuttag, förlängningssladdar eller rullar vid sidan av laddarprodukter, avgör några mätbara punkter om hårdvaran går kallt under många års drift. Märkströmmen måste överstiga den realistiska anslutna belastningen, inte namnskylten för en enda adapter. Kontaktenheter bör använda rätt kopparlegering med tillräckligt med insättningskraft och livslängd för att undvika det lösa greppet som beskrivs ovan. Materialet i höljet bör vara av värmebeständig, flamskyddad kvalitet, och produkten bör uppfylla de standarder som är relevanta för sin destinationsmarknad, såsom GB2099.1 och GB1002 för Kina, eller motsvarande europeiska och koreanska konfigurationer för export.

En leverantörs kvalitetssystem är en del av den termiska historien. Tillverkare som arbetar enligt ISO 9001 med egen designkapacitet kan justera kontaktgeometri, väggtjocklek och materialkvalitet när en kunds applikation blir varm, istället för att bara erbjuda katalogvarianter. Testning av temperaturhöjningar vid nominell belastning, dokumenterat kontaktmaterial och en tydlig överbelastningsskyddsspecifikation är rimliga artiklar att begära innan du beställer. Den grenuttag Att täcka dessa parametrar är den praktiska utgångspunkten för de flesta laddningsnära applikationer.

I de flesta fall gör ett batteri som blir varmt under laddning helt enkelt vad fysiken kräver, och värmen lägger sig inom det normala bandet när laddningsströmmen sjunker i slutet av cykeln. Vanan som är värd att bygga upp är att kontrollera temperaturerna på två ställen, batteriet och stickkontakten, och att behandla trenden som signalen. Stigande värme med en kall kontakt är en cell- eller laddarsamtal; en hot plug med ett kallt batteri är ett uttag, en kabel eller en remsa, och det är vanligtvis det billigare att lösa.