اختراق تقني سيجعل نفاد بطارية الهاتف شيئا من الماضي

1 week ago 10

يقع على عاتق الهواتف الذكية اليوم ما هو أكثر من مجرد إجراء المكالمات، مثل تشغيل الفيديو وتقنيات الذكاء الاصطناعي والألعاب وتصفح الإنترنت ومواقع التواصل الاجتماعي، وكل هذه المهام تتطلب بطارية أقوى.

قبل خمس سنوات، كانت هواتف أندرويد الرائدة تحتوي على بطاريات بسعة نحو 3000 مللي أمبير تدوم ليوم كامل. اليوم فإن 4000 مللي أمبير بالكاد تكفي ليوم واحد.

واليوم برز ابتكار بطاريات السيليكون-الكربون التي تهدف لتغيير هذا الواقع من خلال زيادة كثافة الطاقة. لكن كيف تفعل ذلك بالضبط؟

هذه المقالة تشرح هذا الابتكار علميا ولماذا يمكن أن يمثل نهاية لنفاد عمر بطارية الهواتف بسرعة.

كيف تختلف بطاريات السيليكون-الكربون عن بطاريات الليثيوم-أيون التقليدية؟

بطاريات السيليكون-الكربون تستخدم نفس كيمياء الليثيوم-أيون، لكنها تستبدل المصعد (الأنود) المصنوع من الجرافيت بمواد تعتمد على السيليكون. ففي بطاريات الليثيوم التقليدية، يكون الأنود مصنوعا من الجرافيت.

تستبدل الخلايا المصنوعة من السيليكون-الكربون معظم الجرافيت في الأنود بمركبات تحتوي على السيليكون والكربون. ويتميز السيليكون بأنه يمكنه تخزين كمية من أيونات الليثيوم تعادل نحو عشرة أضعاف ما يمكن للجرافيت تخزينه من حيث الوزن.

في حين تبلغ سعة الجرافيت حوالي 372 مللي أمبير لكل غرام، تتراوح السعة النظرية للسيليكون بين 3600 و4200 مللي أمبير لكل غرام.

لكن السيليكون له عيب رئيسي: فهو يتمدد بشكل كبير عند امتصاص الليثيوم. فالسيليكون النقي قد يتمدد إلى ثلاثة أو أربعة أضعاف حجمه الأصلي أثناء الشحن. وإذا تُرك دون معالجة، يؤدي هذا التمدد إلى تشقق القطب وتلف البطارية.

تواجه تصاميم السيليكون-الكربون هذه المشكلة من خلال مزج جزيئات السيليكون مع الكربون. وتسمح هذه المكونات للسيليكون بالتمدد دون تدمير الخلية.

لكن هذا يمثل تنازلا فأنودات السيليكون-الكربون لا تصل إلى السعة الكاملة للسيليكون النقي، مما يعني أن مكاسب كثافة الطاقة تعتمد على كمية السيليكون المستخدمة.

فوائد بطاريات السيليكون-الكربون في الاستخدام اليومي للهواتف

إلى جانب عمر البطارية الأطول، فإن كثافة الطاقة العالية تتيح للمصممين تركيب بطاريات كبيرة في مساحات صغيرة.

وتُظهر الهواتف القابلة للطي هذا بوضوح. إذ تستخدم سلسلة Magic V من شركة Honor، وهاتف OPPO Find N5، بطاريات سيليكون-كربون لتوفير سعة عالية في أجسام رفيعة.

ويتيح هذا الفراغ الإضافي للشركات المصنعة تنفيذ حلول تبريد أفضل، ما قد يطيل من عمر البطارية نظريا ويحسن من أداء الشحن السريع.

الشركات الصينية في الصدارة وحذر من سامسونج وأبل

تتسابق العلامات التجارية الصينية لاعتماد بطاريات السيليكون-الكربون في أحدث أجهزتها.

أما في الغرب، فما زالت الشركات الكبرى تبدأ خطواتها الأولى. إذ تقوم سامسونج وأبل بالبحث في هذه التقنية، لكنها لم تصدر بعد هواتف تحتوي عليها.

وبحسب موقع T3، أكد رئيس تخطيط المنتجات في قسم الهواتف لدى سامسونج أن الشركة تعمل على تطوير بطاريات السيليكون-الكربون منذ سنوات، وتخطط لاستخدامها في الهواتف المستقبلية.

كما تشير تسريبات سابقة إلى أن هاتف Samsung Galaxy S26 Ultra القادم سيحتوي على بطارية أكبر من سابقتها.

أما أبل، فتعمل بهدوء على تطوير بطارياتها. ووفقا لتقرير من MacRumors، تطور أبل بطارياتها الخاصة منذ عام 2018، باستخدام السيليكون وأنابيب الكربون النانوية.

لماذا لا تُستخدم بطاريات السيليكون-الكربون في كل الهواتف حتى الآن؟

هناك قيود تنظيمية. في بعض الأسواق، يُمنع استخدام بطارية واحدة تزيد عن 6000 مللي أمبير.

كما تُصنف العديد من الدول، بما فيها الولايات المتحدة، أي خلية بطارية تتجاوز 20 واط ساعي كمواد خطرة عند النقل.

ويؤدي تجاوز هذا الحد إلى قيود شحن مكلفة. ومع ذلك، تنطبق هذه القاعدة فقط على الخلية الواحدة، وليس على سعة البطارية الإجمالية للجهاز.

فإذا بقيت كل خلية تحت 20 واط ساعي، وظلت سعة البطارية الكلية أقل من 100 واط ساعي، فإن البطارية تستوفي شروط الإعفاء. وهذا ما ينطبق على هاتف OnePlus 13، رغم سعة بطاريته البالغة 6000 مللي أمبير.

ويظل التغير الحجمي في السيليكون تحديا تقنيا. فخلايا السيليكون-الكربون تتآكل بسرعة أكبر ما لم يتم تصميمها بعناية.

اقرأ أيضا: كيف تحافظ على بطارية الايفون

وتزعم بعض الشركات أن برمجيات إدارة الطاقة الخاصة بها تبطئ من شيخوخة البطارية.

بينما تقول شركات أخرى إن بطارياتها تستخدم مركبات بوليمر عضوية وتقنيات لإصلاح التشققات التي تحدث أثناء دورات الشحن المتكررة.

لكن هذه مجرد مسميات طنانة وادعاءات جريئة. ففي الأجيال الأولى من الهواتف، ظهرت آثار التآكل بعد عام واحد فقط.

لذا على المستهلكين ألا يتوقعوا عمرا طويلا في البداية، إذ قد تضحي الطرازات الأولى بجزء من المتانة مقابل زيادة السعة.

كما أن إنتاج جزيئات السيليكون النانوية وهياكل الكربون المتقدمة أكثر تعقيدا وتكلفة من تصنيع الأنودات التقليدية.

حتى وقت قريب، لم تكن الخلايا التجارية تحتوي سوى على نسبة ضئيلة من السيليكون، لذا فإن رفع هذه النسبة إلى 10% أو 15% يتطلب تغييرا كبيرا في العمليات والمصانع.

ولا تزال المواد والعمليات الجديدة في مرحلة النضج. ولعل هذا يبرر حذر أبل وسامسونج.

هذه التقنية الجديدة قد تُنهي قلق نفاد البطارية

تمثل تقنية السيليكون-الكربون واحدة من أكثر القفزات إثارة في مجال طاقة الهواتف منذ اختراع بطاريات الليثيوم-أيون. فبرغم التحديات، فإن التقدم في العامين الأخيرين مثير للإعجاب.

وإن سبق لك أن وجدت نفسك تبحث بجنون عن شاحن قبل مغادرة المنزل، فإن موجة الهواتف القادمة قد تضع حدا لهذا القلق أخيرا. فقد تصبح الهواتف التي تنفد بطاريتها شيئا من الماضي.

اذهب للمصدر