Nieważne, jak bardzo nowoczesny gadżet masz właśnie ze sobą - jeśli spędzisz zbyt dużo czasu na mrozie nawet najnowocześniejszy smartfon odmówi w końcu posłuszeństwa. Albo "wymrozi" z niego całą energię, albo ekran stanie się ciemny i powolny, albo stanie się coś jeszcze gorszego.
Jak elektronika zachowuje się na mrozie? Sprawdźmy!
Po pierwsze określmy: jak bardzo musi się ochłodzić, by nasze gadżety przestały działać. Odpowiedź na to pytanie znamy dzięki testom przeprowadzonym w Environ Laboratories. Badacze tej instytucji wystawili elektronikę na ciężką próbę.
Już przy -12 stopniach Celsjusza ekrany niektórych smarfonów mogą stać się ciemniejsze. Kiedy słupek rtęci pokaże minus dwadzieścia trzy stopnie w smartfonach może już zacząć szwankować bateria. Dlaczego? Ma to związek z gęstością elektrolitu. Wystarczy że odrobinę zgęstnieje, żeby przestać poprawnie generować prąd elektryczny. W praktyce oznacza to, że przy minus dwudziestu stopniach na termometrze niektóre telefony mogą się samoczynnie wyłączać. Współczesne telefony i tak naszpikowane są czujnikami, które mają zapobiec przegrzaniu, nie powinno być zatem problemu żeby wykorzystać je także w druga stronę i spowodować ich wyłączenie jeśli dalsza praca grozi uszkodzeniem.
Trzydzieści pięć stopni poniżej zera oznacza, że używanie smartfona stanie się w zasadzie niemożliwe- zarówno ze względu na stan baterii jak i jakość wyświetlanego obrazu oraz czas reakcji na dotyk. Testowana Nokia wyświetlała tylko niebieskie pola pokryte nieczytelnymi paskami.
Naukowcy z Environ Laboratories postanowili jeszcze sprawdzić, czy smartfony zniosą syberyjską aurę - kiedy termometr wskazywał ok -50 stopni żaden sprzęt nie był w stanie działać.
Tortury ciekłym azotem
A jak zachowa się smartfon wrzucony do wiaderka z ciekłym azotem? Czy -196 stopni zrobi jakieś wrażenie na układach Motoroli Krzr? Zobaczmy ten filmik:
Urządzenie oczywiście wyłączyło się, ale "przeżyło" i kiedy temperatura wróciła do normy znów działało normalnie - na powyższym filmiku widzimy, jak ponownie ląduje w lodowej kąpieli. Nawet kiedy zmrożony telefon upuszczono na ziemię po pewnym czasie ożył ale oczywiście nie potrafił zbyt wiele więcej od podświetlania ekranu.
Profesor Linda F. Nazar z University of Waterloo stwierdziła komentując powyższe badania, że mróz nie powinien trwale uszkodzić naszej elektroniki jednak niektóre akumulatory,szczególnie te najtańsze, mogą ulec nieodwracalnemu uszkodzeniu.
"Kiedy bateria wróci do normalnej temperatury powinna zacząć normalnie pracować. Ale wszystko tak naprawdę zależy od producenta - jakiego rodzaju komponenty umieścił w akumulatorze, czy została on dobrze zaprojektowanyi wykonany".
- stwierdziła Nazar.
Jest więc granica, której nie wytrzymają nawet urządzenia wysokiej jakości. Pewien nauczyciel chemii postanowił "ugotować" w ciekłym azocie iPoda Touch 1G. Wrzucony do płynu opiera się jego działaniu bardzo długo aż w końcu...
Ekran pęka a azot wlewa się do wnętrza urządzenia czyniąc je całkowicie i nieodwracalnie uszkodzonym.
A produkt konkurencji? Nexus 7 również długo opierał się działaniu ekstremalnie niskiej temperatury. Oglądając ten film możecie mieć wrażenie, że kąpiel mu nie zaszkodziła. Poczekajcie jednak półtorej minuty...
Ciekły azot wyraźnie uszkodził ekran - krawędzie są wypłowiałe, urządzenie nie reaguje też na dotyk.
Sorry, taki mamy klimat czyli jak mróz działa na baterię
Wiemy już, że smartfony i tablety nie lubią mrozu i przy ok. -20 stopniach pojawią się problemy z baterią. Postanowiliśmy zbadać ten temat dokładniej. Z nieocenioną pomocą przyszedł nam Michał Seredziński, Specjalista ds. produktu w firmie Baltrade Sp.j (hurt.com.pl)., specjalizującej się w bateriach.
Robert Kędzierski: Kiedy temperatury spadają poniżej zera baterie w urządzeniach mobilnych nie działają sprawnie. Dlaczego?
Michał Seredziński: Najczęściej stosowane w urządzeniach przenośnych konsumenckie akumulatory litowo-jonowo (li-ion) i litowo-polimerowe (li-ion polymer) są bardzo podatne na zmiany temperatury. Niska temperatura powoduje spowolnienie reakcji chemicznych w ogniwie, przez co samo ogniwo pracuje dużo mniej efektywnie.
A co konkretnie dzieje się w ogniwie?
W przypadku ogniw na bazie litu, w temp. poniżej zera może pojawić się tzw. efekt "lithium plating". Z grubsza chodzi o to, że w ogniwie z uwagi na spowolnienie reakcji chemicznej wiązania stają się nieprecyzyjne. Ilość wszystkich połączeń i wiązań jest z góry określona, a w niskich temperaturach w ogniwie wszystkie te procesy mogą się nie zdążyć wykonać. Mogą powstać niezamierzone połączenia i wiązania - rozpoczęta reakcja musi się zakończyć, jeżeli molekuły nie połączą się w sposób zamierzony to mogą połączyć się w innym "wygodniejszym" miejscu. Skutek? Część energii może być trwale utracona wskutek takich wiązań.
To brzmi trochę groźnie
Tylko w skrajnych wypadkach może nawet powstać zwarcie na ogniwie, co w niektórych wypadkach może oznaczać nawet zniszczenie i rozszczelnienie jego obudowy. Podkreślam: rozmawiamy tu oczywiście o skrajnościach... akumulatory litowe mają sporą ilość zabezpieczeń, zarówno mechanicznych (zawory ciśnieniowe) jak i elektronicznych, więc są uważane powszechnie jako bezpieczne.
A jak skomentuje pan "drugą stronę medalu" czyli doniesienia o wybuchających bateriach?
Lit to bardzo agresywna i silnie reagującą (również w kontakcie z powietrzem) substancja. Skrajnie wysoka, skrajnie niska temperatura, b.silne uderzenie mechaniczne, zbyt wysokie napięcie ładowania, przebicie z sieci 220V itd. może powodować zerwanie wiązań chemicznych w ogniwie. Wtedy następuje wzrost ciśnienia, pęka obudowa i mamy w najgorszym scenariuszu małą bombę.
A w codziennych sytuacjach? Dlaczego smartfon, który w mieszkaniu pokazuje 40% naładowania po spacerze na ulicy w przestaje działać?
Spadek temperatury poniżej 0st. C może powodować bardzo szybki, samoistny spadek napięcia na akumulatorze o 10-15%. Jaki jest efekt? Akumulator, który miał jeszcze 40% naładowania wg wskazania w telefonie rozładuje się dużo szybciej niż zwykle...dlaczego tak mała zmiana napięcia powoduje taką różnicę? Akumulator litowy ma równą (płaską) charakterystykę pracy - napięcie 3.8V może oznaczać nawet 60% naładowania podczas gdy przy 3.3V większość urządzeń się wyłączy...
A możemy jakoś temu zaradzić?
Najlepiej po prostu chronić przed zimnem nasze urządzenie. Pomocne może tu być stosowanie pokrowców i trzymane urządzeń przy ciele, w kieszeni itp. W okresie zimowym pomocne też będzie częstsze doładowywanie akumulatora - akumulatory litowe nie maja efektu "leniwej baterii", więc taki zabieg im nie zaszkodzi. Na wypadek nieoczekiwanego rozładowania telefonu może też pomóc przenośna bateria-powerbank, która doładuje nasze urządzenie w awaryjnej sytuacji.
Nie wszyscy mają jednak to szczęście, by podczas zimowych miesięcy pracować w ciepłym biurze. Co grozi urządzeniom trwale narażonym na działanie mrozu?
Długotrwałe przetrzymywanie akumulatorów litowych w temp. poniżej zera może dodatkowo prowadzić do ich szybszego zużycia i nieodwracalnej utraty wydajności. Zalecam szczególnie kierowcom, aby takie urządzenia jak samochodowe słuchawki bluetooth, rejestratory trasy, nawigacje, zestawy głośnomówiące itp. w miarę możliwości zabierać z samochodu, w cieplejsze miejsce.
A co z innymi rodzajami akumulatorów i baterii?
Spadek napięcia w niskiej temperaturze dotyczy każdego powszechnie stosowanego akumulatora i baterii. Popularne akumulatory paluszki, wykonane są zwykle w technologii niklowo-wodorkowej (Ni-MH) - tutaj spadek wydajności też jest widoczny, ale same ogniwo jest bardziej tolerancyjne i nawet dłuższe przechowywanie w temp. minusowej specjalnie mu nie szkodzi.
Dziękuję za rozmowę
Dziękuję i pozdrawiam czytelników Technolgii.
***
Bać się mrozu czy nie bać?
Smartfon, nawet taki wyjęty z domowej zamrażarki, powinien po lekkim ogrzaniu wrócić do siebie.
Mróz z pewnością jednak wyciśnie z naszej baterii resztkę energii, zimą musimy więc liczyć się z tym, że smartfony i tablety noszone w kieszeni mogą częściej niż zwykle potrzebować podłączenia do ładowarki.
Trzeba też pamiętać, że elektronika nie lubi mrozu z jeszcze jednego względu. Laptop czy nawet tablet wniesiony do ciepłego pomieszczenia z silnego mrozu (np. odebrany od kuriera) może ulec uszkodzeniu na skutek kondensacji wilgoci.
Na koniec warto przypomnieć nasz redakcyjny test urządzeń wystawionych na działanie mrozu.
