باتری‌های سیلیکون کربن با وعده افزایش ظرفیت و کاهش زمان شارژ و عملکرد بهتر در دماهای پایین، می‌توانند نقطه عطفی در صنعت موبایل باشند.
به گزارش تکناک، در سال‌های اخیر، یکی از خواسته‌های مهم کاربران گوشی‌های هوشمند بهبود عمر باتری بوده است. درحالیکه پردازنده‌ها سریع‌تر و نمایشگرها روان‌تر و شفاف‌تر و دوربین‌ها به کیفیت DSLR نزدیک شدند، عملکرد باتری‌ها تقریباً بدون تغییر باقی ماند. حالا با پیشرفت‌هایی که در حوزه شیمی باتری رخ داده، امید تازه‌ای به وجود آمده است. فناوری باتری‌های سیلیکونکربن (Silicon-Carbon یا Si/C) انقلابی بزرگ را در عملکرد و دوام و سرعت شارژ باتری‌های قابل‌حمل نوید می‌دهد.
فهرست مطالب
مشکلی قدیمی؛ محدودیت‌های باتری‌های سنتی
باتری‌های لیتیوم یون سنتی سال‌ها ستون فقرات صنعت موبایل، لپ‌تاپ، خودروهای برقی و ابزارهای پوشیدنی بودند؛ اما این نوع باتری‌ها ازلحاظ ظرفیت ذخیره‌سازی و عملکرد در دماهای پایین یا ولتاژهای کم، محدودیت‌هایی دارند که با پیشرفت سایر اجزای سخت‌افزاری، بیشتر به چشم می‌آیند.
در این میان، سیلیکون به‌عنوان ماده‌ای با ظرفیت جذب بسیار زیاد یون‌های لیتیوم، از مدت‌ها پیش در کانون توجه پژوهشگران قرار داشت. سیلیکون می‌تواند تا ۱۰ برابر بیشتر از گرافیت (ماده رایج در آند باتری‌ها) یون‌های لیتیوم را جذب کند و ظرفیت نظری آن به ۴,۲۰۰ میلی‌آمپرساعت در هر گرم می‌رسد. بااین‌حال، مشکل اصلی انبساط شدید سیلیکون هنگام شارژشدن است؛ تا جایی که می‌تواند بین ۳۰۰ تا ۴۰۰ درصد بزرگ‌تر شود. این پدیده باعث ترک‌خوردن الکترودها و تخریب ساختار داخلی باتری و کاهش عمر مفید آن می‌شود.
راه‌حل نوآورانه؛ ترکیب سیلیکون و کربن
گیزموچاینا می‌نویسد که برای رفع مشکل انبساط، مهندسان به استفاده از ترکیب سیلیکون کربن روی آوردند. این فناوری با جای‌دادن مقادیر محدودی از نانو‌سیلیکون (معمولاً بین ۵ تا ۱۵ درصد) درون چهارچوب رسانای کربنی، مزایای هر دو ماده را با یکدیگر ترکیب می‌کند. کربن به باتری پایداری مکانیکی و رسانایی الکتریکی می‌بخشد؛ درحالیکه سیلیکون با ظرفیت زیاد جذب یون‌های لیتیوم، باعث افزایش چگالی انرژی می‌شود. این ترکیب باعث شده است تا باتری‌های سیلیکون کربن بتوانند بین ۱۰ تا ۲۰ درصد ظرفیت بیشتری از باتری‌های سنتی ارائه دهند، بدون اینکه مشکل تورم و تخریب ساختار ایجاد شود.
مزایای مهم باتری‌های سیلیکون کربن
برخی از مزایای باتری‌های Silicon-Carbon یا Si/C از این قرارند:
- افزایش ظرفیت در همان ابعاد: باتری استاندارد ۵,۰۰۰ میلی‌آمپرساعتی می‌تواند با استفاده از فناوری Si/C، تا ۵,۵۰۰ یا حتی ۶,۰۰۰ میلی‌آمپر ساعت انرژی ارائه دهد، بدون آنکه اندازه فیزیکی آن تغییر کند.
- طراحی نازک‌تر برای دستگاه‌ها: تولیدکنندگان می‌توانند با حفظ ظرفیت قبلی، باتری‌های فشرده‌تر بسازند و فضای داخلی بیشتری برای دیگر قطعات فراهم کنند.
- سرعت شارژ بیشتر: ساختار بهینه آند باعث می‌شود تا باتری‌ها سریع‌تر شارژ شوند و انرژی را بهینه‌تر منتقل کنند.
- عملکرد بهتر در دمای پایین: این باتری‌ها در مقایسه با مدل‌های سنتی در شرایط سرد عملکرد پایدارتری دارند و افت بازدهی کمتری نشان می‌دهند.
- حفظ انرژی در ولتاژ پایین: یکی از ویژگی‌های شاخص Si/C، حفظ ظرفیت در ولتاژهای پایین است. طبق گزارش شرکت آنر، باتری‌های این شرکت با ولتاژ ۳/۵ ولت، تا ۲۴۰ درصد ظرفیت بیشتری از باتری‌های معمولی در همین شرایط ارائه می‌دهند. این یعنی مدت‌زمان بیشتری می‌توان از دستگاه استفاده کرد؛ حتی زمانی که شارژ باتری به سطح پایینی رسیده است.
حضور در بازار؛ از آنر تا هواوی
آنر نخستین بار در سال ۲۰۲۳ از فناوری سیلیکون کربن در یکی از گوشی‌های هوشمندش استفاده کرد. این اقدام آغازگر موج جدیدی از پذیرش این فناوری در صنعت موبایل بود. در ادامه، برندهای بزرگ دیگر ازجمله شیائومی، وان‌پلاس، ویوو، اوپو و حتی زیرمجموعه‌های اقتصادی هواوی نیز به این فناوری روی آوردند.
بیشترین مزیت این باتری‌ها در گوشی‌های تاشو مشهود بود؛ چراکه این دستگاه‌ها به‌دلیل طراحی فشرده، به باتری‌هایی با ظرفیت زیاد و اندازه کوچک نیاز دارند. گوشی‌هایی مانند آنر مجیک V2 و ویوو ایکس فولد ازجمله نمونه‌هایی هستند که بیشترین بهره را از باتری‌های Si/C برده‌اند.
آینده‌ای روشن برای فناوری باتری‌ها
باتری‌های سیلیکون کربن فقط آغاز راه تحول در صنعت ذخیره‌سازی انرژی هستند. با توجه به مزایای فنی متعدد و عملکرد عملی اثبات‌شده، پیش‌بینی می‌شود که این فناوری به‌زودی به استاندارد جدیدی در تولید باتری برای گوشی‌های هوشمند و گجت‌های پوشیدنی و حتی خودروهای برقی تبدیل شود.
در دنیایی که عمر باتری هنوز یکی از دغدغه‌های اصلی کاربران است، باتری‌های Si/C می‌توانند همان چیزی باشند که صنعت مدت‌ها در انتظارش بوده است: پایانی برای اضطراب شارژ و گامی بزرگ به‌سوی دستگاه‌هایی کارآمدتر و سریع‌تر و پایدارتر.
