Зимой смартфон иногда выключается, хотя индикатор ещё недавно показывал заметный запас заряда. После возвращения в тёплое помещение устройство может снова включиться и показать более высокий процент. Такое поведение связано не с мгновенным исчезновением всей накопленной энергии, а с тем, как литий-ионный аккумулятор отдаёт её при низкой температуре.
Внутри аккумулятора работают электрохимические процессы: ионы лития перемещаются между электродами через электролит, а электроны проходят по внешней цепи и питают устройство. На холоде движение ионов и реакции на границах электродов замедляются. Из-за этого растёт внутреннее сопротивление батареи, а доступная мощность уменьшается, особенно при большой нагрузке.
Когда смартфон запускает камеру, навигацию или другое ресурсоёмкое приложение, ему требуется определённая мощность. Охлаждённая батарея хуже поддерживает необходимое напряжение, и электроника может отключить устройство для защиты от слишком низкого напряжения. Поэтому телефон способен выключиться ещё до того, как индикатор дойдёт до нуля.
Процент на экране — не прямое измерение количества энергии внутри аккумулятора. Контроллер оценивает заряд по напряжению, току, температуре и данным о работе батареи, а результат зависит от алгоритма производителя. При резком охлаждении и последующем нагреве оценка может заметно измениться, даже если устройство не подключали к розетке.
Важно различать временное падение доступной ёмкости и необратимое старение. Когда аккумулятор постепенно согревается до нормальной рабочей температуры, часть недоступной на морозе энергии вновь можно использовать. Но длительное воздействие экстремального холода и неподходящие режимы эксплуатации способны ускорить износ некоторых типов батарей.
Исследователи Национальной ускорительной лаборатории SLAC в США изучали, как хранение литий-ионных элементов при отрицательной температуре влияет на материалы катода. В опубликованной работе они описали образование трещин в частицах материала и нарушение контакта между компонентами электрода. Это отдельный механизм долговременного ухудшения характеристик, который не следует путать с обычным временным выключением телефона на улице.
Особенно осторожно нужно относиться к зарядке сильно охлаждённого аккумулятора. При низкой температуре повышается риск осаждения металлического лития на аноде вместо нормального встраивания ионов в его структуру, что может ухудшать ресурс элемента. Поэтому после мороза разумно дать смартфону постепенно согреться и следовать температурным ограничениям, указанным производителем.
Чтобы уменьшить вероятность внезапного отключения, телефон лучше держать во внутреннем кармане одежды и не оставлять надолго на морозе. При выходе из холода в тепло стоит избегать резкого нагрева у батареи отопления или феном: перепад температур и возможный конденсат создают дополнительные риски. Если устройство быстро выключается и при комнатной температуре, причиной может быть уже изношенный аккумулятор, и тогда нужна диагностика.