Ať se výrobci snaží jak chtějí, sebelepší mobil neprodají bez dobré baterie. Nokia dokonce sází na bezdrátové nabíjení u svých nových modelů Lumia 920 a 820. Ale jak fungují baterie a jejich nabíjení (s dráty i bez drátů) po technické stránce?
Dnes nejčastěji používaná lithiová baterie (většinou lithium-iontová, LiIon) je založena na elektrolytu tvořeném nějakou sloučeninou lithia. Dříve se hodně používal oxid lithia a kobaltu, ten má ale sklon k výbuchům. V novějších bateriích se proto setkáte spíše s fosfátem lithia a železa, oxidem lithia a hořčíku nebo oxidem lithia, kobaltu a hořčíku.
Princip je ale ve všech případech stejný. Jakmile do baterie přivedete nabíjecí proud, proběhnou v elektrolytu nějaké změny. Ty jsou ovšem vratné, což znamená, že pokud k baterii připojíte spotřebič (v našem případě mobilní telefon), začne se elektrolyt vracet postupně do původní podoby a uvolňovat nashromážděnou (akumulovanou – odtud název akumulátor) elektrickou energii.
Konkrétní podoba oné vratné chemické reakce závisí samozřejmě na použité chemikálii, tedy na tom, s čím bylo lithium před výrobou baterie sloučeno. Obecně lze ale říci, že ionty (tedy elektricky nabité atomy, proto ostatně lithium iontová baterie) lithia se při nabíjení shromažďují „na jednom konci“ baterie, odkud jsou pak při vybíjení „čerpány“ zpět do oběhu.
Bez drátů to jde také
…milý Marconi, řekl podle slavného filmu Jára Cimrman italskému vynálezci bezdrátového telegrafu. Tímto heslem se o pár desítek let později řídila i firma Nokia, která představila bezdrátové nabíjení jako jednu z hlavních inovací svých dvou nových telefonů. Mobil nemusíte připojovat k nabíječce; jednoduše ho položíte na nějakou nabíjecí podložku (buď samostatné nabíjecí zařízení nebo součást například reproduktoru), chvíli počkáte, a je nabito.
K přenosu energie se jednoduše místo drátů používají elektromagnetické vlny, v podstatě podobné těm, které použil již zmíněný Marconi. V nabíjecí podložce je vestavěna elektromagnetická cívka. Jakmile do ní přivedete proud, vytvoří kolem sebe magnetické pole. V nabíjeném zařízení je pak druhá cívka, podstatně menší. V okamžiku, kdy se tato cívka objeví v magnetickém poli, začne se v ní indukovat elektrický proud, který je pak veden do baterie (a dál už to znáte).
Z popsaného principu pak logicky vyplývá, že část energie přijde vniveč. I kdyby velká cívka převedla proud na magnetické pole se stoprocentní účinností, vyzáří ho současně do všech směrů, takže malá cívka přijme jen jeho malou část. Podobně jako Slunce září všemi směry a na Zemi dopadne jen zlomek vyzářeného výkonu.
Navíc s rostoucí vzdáleností obou cívek se intenzita magnetického pole velmi rychle snižuje (klesá nepřímo úměrně s druhou mocninou vzdálenosti, ve dvou metrech je čtyřikrát slabší než v jednom metru). Čím blíže na sebe tedy obě zařízení přiložíte, tím více energie se podaří přenést, tím bude nabíjení rychlejší.
Ostatně, z tohoto důvodu se zatím neprosadil dávný vynález – Teslův transformátor – který se snažil přenášet elektrickou energii bezdrátově na velké vzdálenosti. Ani po všech letech bádání nejsme schopni s rozumnou efektivitou přenášet elektrony dále než několik milimetrů.
Nokia sice přinesla bezdrátové nabíjení jako první (což je trochu v rozporu s mohutnými ekologickými iniciativami, které představila před dvěma lety), ale určitě nezůstane poslední. Na podobném problému pracují vývojáři snad všech výrobců elektroniky, existuje dokonce Wireless Power Consortium, které se vcelku úspěšně snaží o standardizaci. Tzn. o to, abyste mohli telefon Samsung položit na reproduktor JBL nebo nabíjecí podložku Nokia, a vše fungovalo tak, jak má.
