هل تنهي بطاريات السيليكون والكربون مشكلة نفاد شحن الهواتف؟

سرايا - بدأت تقنية بطاريات السيليكون والكربون بالانتشار بشكل واسع في سوق الهواتف الذكية خلال السنوات الأخيرة، بعدما تبنتها شركات صينية كبرى مثل هونر وأوبو وشاومي، قبل أن تنضم سامسونج إلى هذا الاتجاه باستخدام هذه التقنية في بطاريات هواتف Galaxy Z Fold 8 وGalaxy Z Fold 8 Ultra.

وتعد هذه البطاريات تطورا على بطاريات الليثيوم أيون التقليدية، حيث تعتمد على إضافة مادة السيليكون إلى قطب الجرافيت داخل البطارية، ما يسمح بتخزين كمية أكبر من الطاقة في مساحة أصغر.

ونتيجة لذلك، تمكنت بعض الهواتف الحديثة من تقديم عمر بطارية يصل إلى يومين كاملين من الاستخدام، مع الحفاظ على تصميم نحيف وعدم زيادة حجم الهاتف بشكل كبير، وفق تقرير لموقع "إنغادجيت".


وتعمل البطاريات التقليدية عبر انتقال أيونات الليثيوم بين القطبين الموجب والسالب عبر مادة كيميائية تعرف باسم الإلكتروليت. 

وعلى مدار عقود، ركزت الشركات على تحسين مكونات البطارية المختلفة، لكن الجرافيت المستخدم في القطب السالب أصبح يمثل العامل الذي يحد من زيادة سعة البطاريات، وهو ما دفع الباحثين إلى البحث عن بدائل مثل السيليكون.

ويتمتع السيليكون بقدرة تخزين طاقة أعلى بكثير من الجرافيت، إذ يمكنه استيعاب كمية من الليثيوم تفوق قدرة الجرافيت بنحو عشرة أضعاف.

هذا يعني أن إضافة السيليكون تساعد على رفع كثافة الطاقة، مما يسمح بصناعة بطاريات بسعة أكبر دون الحاجة إلى زيادة حجمها. 


فعلى سبيل المثال، تمكنت بعض الهواتف المزودة بهذه التقنية من الوصول إلى سعات تتجاوز 7000 ميلي أمبير، مع الحفاظ على سماكة قريبة من الهواتف التقليدية.

كما توفر بطاريات السيليكون والكربون ميزة أخرى تتمثل في سرعة الشحن، إذ يستطيع السيليكون استقبال أيونات الليثيوم بسرعة أكبر من طبقات الجرافيت، ما يساعد الشركات على تطوير هواتف تشحن خلال وقت أقصر مقارنة بالأجيال السابقة.

ورغم هذه المزايا، تواجه التقنية تحديات كبيرة تمنع الاعتماد على السيليكون بشكل كامل داخل البطارية.

فبينما يتمدد الجرافيت بنحو 10% خلال دورات الشحن، يمكن أن يتمدد السيليكون بنسبة تصل إلى 400%، وهو ما يؤدي إلى ضغط داخلي وتراجع قدرة البطارية على الاحتفاظ بالشحن مع مرور الوقت.

ولهذا السبب تستخدم الشركات حاليًا مزيجًا من السيليكون والجرافيت بدلًا من الاعتماد على السيليكون وحده، بهدف تحقيق توازن بين زيادة السعة والحفاظ على عمر البطارية.


وتشير بعض الشركات إلى أن هذه البطاريات قد توفر أداء افضل في الاستخدام اليومي، لكنها قد تتحمل عددًا أقل من دورات الشحن مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون السابقة.

وتراهن الشركات المصنعة على أن المستخدمين قد يتقبلون هذا التراجع النسبي في العمر الافتراضي مقابل الحصول على بطارية تدوم لفترة أطول خلال اليوم، خاصة مع تغير عادات الاستخدام وانخفاض الحاجة إلى شحن الهاتف بشكل متكرر.

ويرى خبراء البطاريات أن تقنية السيليكون والكربون تمثل خطوة مهمة في مستقبل بطاريات الهواتف، لكنها ما زالت بحاجة إلى مزيد من التطوير لتحسين الاستقرار وزيادة عدد دورات الشحن، قبل أن تصبح البديل الكامل لبطاريات الليثيوم أيون المنتشرة حاليًا.