تقنية بطاريات الهواتف الذكية: ما الذي ستجلبه السنوات العشر القادمة؟
تقنية بطاريات الهواتف الذكية: ما الذي ستجلبه السنوات العشر القادمة؟
تقنية بطاريات الهواتف الذكية: ما الذي ستجلبه السنوات العشر القادمة؟
لقد عانينا جميعًا من القلق بشأن مدى بطارية الهاتف الذكي. من التحذير المخيف بنسبة 15 ٪ يومًا ما إلى مهرجان عطلة نهاية الأسبوع ، إلى التنقل في الطرق الخلفية الشبيهة بالمتاهة للوصول إلى وجهتك قبل أن تمتص الخرائط هاتفك جافًا ، فإن الخوف من نفاد العصير هو أمر يمكننا جميعًا أن نتعلق به.
ليس من المستغرب إذن أن يكون عمر البطارية أحد أهم الميزات للمستهلكين. تكمن المشكلة في أنه في حين أن مجالات أخرى من تكنولوجيا الهواتف الذكية قد تحسنت بوتيرة سريعة - شاشات أكبر وأعلى دقة ، وأجزاء داخلية أكثر قوة وكاميرات مليئة بالبكسل - فقد تأخرت تقنية البطارية بشكل كبير. عندما يكون Nokia 8210 القديم والصغير قادرًا على الصمود أمام الكمبيوتر الحديث الذي يمكن حمله في الجيب بأيام ، يبدو الأمر كما لو أننا في بعض النواحي قد عدنا إلى الوراء. لكن هناك أمل.
لقد تحسنت تقنية البطارية بالفعل بشكل كبير مقارنة بالخلايا المغطاة بالنيكل المستخدمة في الثمانينيات. أتاح التحول في العقد التالي إلى بطاريات الليثيوم أيون / بولي إمكانية حشر المزيد من الطاقة في مساحات أصغر ، مما ساعد على إطلاق ثورة الهواتف الذكية. اليوم ، يستخدم المصنعون بالفعل حلولًا مبتكرة لتوفير المزيد من الطاقة ، ولا يمر يوم دون أنباء عن ثورة جديدة محتملة من تكنولوجيا البطاريات التي تصطدم بالأخبار.
على الرغم من أنه لا يمكننا تغطية كل تقدم محتمل في تكنولوجيا البطاريات ، فقد جمعنا معًا عددًا قليلًا متميزًا. انضم إلينا للحصول على لمحة محتملة عن مستقبل هاتف ذكي يستمر لمدة أسبوع واحد ...
القوة الغاشمة
جناح ال جي
(رصيد الصورة: المستقبل)
في المستقبل القريب ، يمكن للمصنعين (وفي الواقع ، هم بالفعل) التركيز ببساطة على حشر بطاريات أكبر في أجهزتنا. في حين أن هذا ليس بالضبط الحل الأكثر أناقة أو إثارة ، لا يمكنك المجادلة مع النتائج ؛ كلما كبرت البطارية ، زاد عمر هاتفك.
تسير بعض الشركات أيضًا في مسار مختلف قليلاً باستخدام أكثر من بطارية في جهاز واحد. تمتلك كل من Apple و Huawei و OnePlus هواتف تستخدم بطاريات ثنائية الخلية. لا يتيح ذلك مرونة أكبر فقط من خلال تركيب كل شيء داخل الهاتف مع وضع Tetris-block ، ولكنه يساعد أيضًا في الشحن.
على سبيل المثال ، يحتوي OnePlus 9 على بطارية ثنائية الخلية بسعة إجمالية تبلغ 4500 مللي أمبير في الساعة. على الرغم من أنها ليست أكبر بطارية هاتف ذكي في العالم ، إلا أن تصميمها المنقسم يعني أنه يمكن شحنها بسرعة مذهلة عند 65 واط - بنسبة مذهلة تبلغ 1-100٪ في 29 دقيقة ، على وجه الدقة. وذلك لأن بطاريتين أصغر حجمًا يمكن شحنها أسرع من خلية واحدة.
مدة صلاحية محسنة
هل لاحظت يومًا كيف يبدو أن عمر بطارية هاتفك أصبح أسوأ بمرور الوقت؟ ذلك لأن معظم الهواتف الذكية تفقد حوالي 20٪ من سعة بطاريتها الأصلية في غضون عام من الاستخدام. هذا يعني أنه بعد فترة من الوقت ، ستدوم رسوم 100٪ على جهازك القديم في الواقع أقل بكثير من الشحن الكامل عندما كان جديدًا.
لحسن الحظ ، هناك بعض التقنيات الجديدة الواعدة من مجموعة من العلماء في المعهد الياباني المتقدم للعلوم والتكنولوجيا ، والتي تساعد البطاريات في الاحتفاظ بنسبة رائعة تبلغ 95٪ من سعتها لمدة خمس سنوات أو أكثر. يعود الحل كله إلى مادة رابطة جديدة فاخرة للطرف السالب ، تسمى - * نفس عميق * - Bis-imino-acenaphthenequinone-Paraphenylene ، أو BP للاختصار. تتيح مادة التواء اللسان هذه للبطاريات الاحتفاظ بحوالي 95٪ من سعتها الأصلية لأكثر من 1700 عملية إعادة شحن ، مقابل 500 عملية إعادة شحن تمت رؤيتها باستخدام التقنية الحالية.
تستمر وتطول وتطول
الإعلانات
حسنًا ، بما يكفي مع التحسينات المتزايدة ، دعنا ندخل في بعض التطورات المستقبلية اللحمية ، بدءًا من نوع جديد من البطاريات يمكن أن يوفر للهواتف الذكية في المستقبل عدة أيام من الاستخدام.
طورها باحثون من جامعة موناش ، بطارية الليثيوم-الكبريت الجديدة ليس لها تأثير بيئي أقل فقط من عروض الليثيوم أيون الحالية ، ولكنها قد تؤدي إلى خفض تكاليف التصنيع للتشغيل ، إلى جانب توفير بطارية تدوم خمسة أيام للهواتف الذكية. سيكون من دواعي سرور عشاق السيارات الكهربائية أيضًا أن يسمعوا أن نفس التقنية يمكنها رؤيتك من خلال 620 ميلًا لكل شحنة. القلق من المدى يكون ملعونًا.
شركة أخرى ، Prieto Battery ، تخطو خطوة إلى الأمام ، من خلال إنشاء بطارية لا تدوم لفترة أطول فحسب ، بل تشحن بسرعة شديدة أيضًا. يستخدم حل البطارية الخاص به ركيزة نحاسية ذكية تعمل على زيادة مساحة السطح الداخلية بشكل كبير مقارنةً بالبطارية التقليدية ، بما يصل إلى 60 مرة. وهذا يعني أن بطارية رغوة Prieto يمكن أن تزيد بشكل كبير من كثافة الطاقة والطاقة.
أحد الأمثلة التي تقدمها الشركة هو بطارية هاتف ذكي تدوم 10 ساعات ، ولا يستغرق شحنها سوى خمس دقائق. قم بزيادة الحجم والسمك قليلاً ، ومن المحتمل أن يكون لديك بطارية الهاتف الذكي النهائية.
المكثفات الفائقة
مجال آخر مثير في مجال تكنولوجيا البطاريات هو المكثفات الفائقة. ليست في الواقع بطاريات في حد ذاتها ، فهي تخزن طاقتها الكامنة كهروستاتيكيًا ، وليس كيميائيًا. هذا يسمح لهم بتسليم الشحن وقبوله بسرعة ، أسرع بكثير من البطارية الفعلية. نحن نتحدث أسرع بما يصل إلى 1000 مرة من الأحرفging ، وهو ما يعني أساسًا الشحن شبه الفوري لأي جهاز. قم بتوصيل وفصل وإيقاف التشغيل.
ومع ذلك ، فإن الجانب السلبي هو كثافة تخزين الطاقة الخاصة بهم. يتم تخزين ربع ذلك تقريبًا من حيث الوزن مقارنةً بالبطارية العادية. ومع ذلك ، عندما يمكنك شحن الهاتف في لحظة ، فقد لا تكون هذه مشكلة كبيرة كما كنت تعتقد في البداية. باستخدام أجهزة الشحن المتوافقة على نطاق واسع ، يمكنك نظريًا العمل في المقاهي والمكاتب وما إلى ذلك ، في بضع ثوانٍ فقط ، قبل أن تكون في طريقك المرح. طالما أنك لست في وسط البرية ، فإن هذا سيقضي على قلق النطاق.
بالنسبة للمستقبل القريب ، نظرًا لقيود الحجم ، يبدو أن الحل المختلط الذي يجمع بين سرعة المكثفات الفائقة وقدرات تخزين الطاقة للبطاريات العادية ، هو حل وسط مثالي.
الجرافين: الكأس المقدسة
لا يمكنك التحدث عن تقنية البطاريات المستقبلية دون ذكر الجرافين - الذي يُعتقد أنه المادة النهائية للعديد من التطبيقات.
يتكون الجرافين من تركيبة من ذرات الكربون المرتبطة بإحكام في بنية تشبه قرص العسل. بسمك طبقة ذرية واحدة فقط ، فهي رقيقة بشكل لا يمكن فهمه. تتميز صفائح الجرافين هذه بخصائص مفيدة ، بما في ذلك التوصيل الكهربائي والحراري المذهل والقوة العالية والمرونة والوزن المنخفض.
الإعلانات
والنتيجة هي أن خلايا الجرافين توفر شحنًا أسرع بكثير من بطاريات الليثيوم أيون العادية ، بسعات أعلى بكثير ، وكل ذلك في عبوة أرق وأخف وزنًا. هذا الأخير مهم بشكل خاص ، لأنه يعني أنه يمكننا ضغط المزيد من الطاقة في نفس المساحة مثل الهواتف الذكية الحالية ، دون الحاجة إلى جعلها أكثر سمكًا. أضف إلى ذلك أداءها الحراري الفائق ، وستعمل بطاريات الجرافين بشكل أكثر برودة ، مما يزيد من طول عمرها وسلامتها.
تكمن المشكلة بالطبع في حقيقة أننا سمعنا عن الخصائص المعجزة للجرافين لسنوات حتى الآن ، ولكننا لم نتمكن بعد من رؤيتها تتغلغل في أي تطبيقات رئيسية. هذا لأن تكاليف التصنيع مرتفعة بشكل مثير للسخرية بالنسبة للعوائد المقدمة ، على الرغم من أننا نأمل بتفاؤل أن هذا سيستمر في التحسن مع مرور الوقت.
في الوقت الحالي ، نحن ببساطة ممتنون لحقيقة أن العرض الحالي للهواتف الذكية الحديثة سيستمر لمدة يوم واحد ويتم شحنه في أقل من ساعة. هل سننظر إلى هذه الجملة في غضون سنوات قليلة ونضحك على سذاجتنا؟ نحن بالتأكيد نأمل ذلك.
عمليات البحث ذات الصلة
ما هي بطارية الليثيوم
مخاطر بطارية الليثيوم
البطاريات وانواعها
أنواع البطاريات
بطارية الليثيوم للسيارات
أنواع البطاريات القابلة للشحن
مميزات بطاريات الليثيوم
أنواع بطاريات الليثيوم
تقنية بطاريات الهواتف الذكية: ما الذي ستجلبه السنوات العشر القادمة؟
تقنية بطاريات الهواتف الذكية: ما الذي ستجلبه السنوات العشر القادمة؟
لقد عانينا جميعًا من القلق بشأن مدى بطارية الهاتف الذكي. من التحذير المخيف بنسبة 15 ٪ يومًا ما إلى مهرجان عطلة نهاية الأسبوع ، إلى التنقل في الطرق الخلفية الشبيهة بالمتاهة للوصول إلى وجهتك قبل أن تمتص الخرائط هاتفك جافًا ، فإن الخوف من نفاد العصير هو أمر يمكننا جميعًا أن نتعلق به.
ليس من المستغرب إذن أن يكون عمر البطارية أحد أهم الميزات للمستهلكين. تكمن المشكلة في أنه في حين أن مجالات أخرى من تكنولوجيا الهواتف الذكية قد تحسنت بوتيرة سريعة - شاشات أكبر وأعلى دقة ، وأجزاء داخلية أكثر قوة وكاميرات مليئة بالبكسل - فقد تأخرت تقنية البطارية بشكل كبير. عندما يكون Nokia 8210 القديم والصغير قادرًا على الصمود أمام الكمبيوتر الحديث الذي يمكن حمله في الجيب بأيام ، يبدو الأمر كما لو أننا في بعض النواحي قد عدنا إلى الوراء. لكن هناك أمل.
لقد تحسنت تقنية البطارية بالفعل بشكل كبير مقارنة بالخلايا المغطاة بالنيكل المستخدمة في الثمانينيات. أتاح التحول في العقد التالي إلى بطاريات الليثيوم أيون / بولي إمكانية حشر المزيد من الطاقة في مساحات أصغر ، مما ساعد على إطلاق ثورة الهواتف الذكية. اليوم ، يستخدم المصنعون بالفعل حلولًا مبتكرة لتوفير المزيد من الطاقة ، ولا يمر يوم دون أنباء عن ثورة جديدة محتملة من تكنولوجيا البطاريات التي تصطدم بالأخبار.
على الرغم من أنه لا يمكننا تغطية كل تقدم محتمل في تكنولوجيا البطاريات ، فقد جمعنا معًا عددًا قليلًا متميزًا. انضم إلينا للحصول على لمحة محتملة عن مستقبل هاتف ذكي يستمر لمدة أسبوع واحد ...
القوة الغاشمة
جناح ال جي
(رصيد الصورة: المستقبل)
في المستقبل القريب ، يمكن للمصنعين (وفي الواقع ، هم بالفعل) التركيز ببساطة على حشر بطاريات أكبر في أجهزتنا. في حين أن هذا ليس بالضبط الحل الأكثر أناقة أو إثارة ، لا يمكنك المجادلة مع النتائج ؛ كلما كبرت البطارية ، زاد عمر هاتفك.
تسير بعض الشركات أيضًا في مسار مختلف قليلاً باستخدام أكثر من بطارية في جهاز واحد. تمتلك كل من Apple و Huawei و OnePlus هواتف تستخدم بطاريات ثنائية الخلية. لا يتيح ذلك مرونة أكبر فقط من خلال تركيب كل شيء داخل الهاتف مع وضع Tetris-block ، ولكنه يساعد أيضًا في الشحن.
على سبيل المثال ، يحتوي OnePlus 9 على بطارية ثنائية الخلية بسعة إجمالية تبلغ 4500 مللي أمبير في الساعة. على الرغم من أنها ليست أكبر بطارية هاتف ذكي في العالم ، إلا أن تصميمها المنقسم يعني أنه يمكن شحنها بسرعة مذهلة عند 65 واط - بنسبة مذهلة تبلغ 1-100٪ في 29 دقيقة ، على وجه الدقة. وذلك لأن بطاريتين أصغر حجمًا يمكن شحنها أسرع من خلية واحدة.
مدة صلاحية محسنة
هل لاحظت يومًا كيف يبدو أن عمر بطارية هاتفك أصبح أسوأ بمرور الوقت؟ ذلك لأن معظم الهواتف الذكية تفقد حوالي 20٪ من سعة بطاريتها الأصلية في غضون عام من الاستخدام. هذا يعني أنه بعد فترة من الوقت ، ستدوم رسوم 100٪ على جهازك القديم في الواقع أقل بكثير من الشحن الكامل عندما كان جديدًا.
لحسن الحظ ، هناك بعض التقنيات الجديدة الواعدة من مجموعة من العلماء في المعهد الياباني المتقدم للعلوم والتكنولوجيا ، والتي تساعد البطاريات في الاحتفاظ بنسبة رائعة تبلغ 95٪ من سعتها لمدة خمس سنوات أو أكثر. يعود الحل كله إلى مادة رابطة جديدة فاخرة للطرف السالب ، تسمى - * نفس عميق * - Bis-imino-acenaphthenequinone-Paraphenylene ، أو BP للاختصار. تتيح مادة التواء اللسان هذه للبطاريات الاحتفاظ بحوالي 95٪ من سعتها الأصلية لأكثر من 1700 عملية إعادة شحن ، مقابل 500 عملية إعادة شحن تمت رؤيتها باستخدام التقنية الحالية.
تستمر وتطول وتطول
الإعلانات
حسنًا ، بما يكفي مع التحسينات المتزايدة ، دعنا ندخل في بعض التطورات المستقبلية اللحمية ، بدءًا من نوع جديد من البطاريات يمكن أن يوفر للهواتف الذكية في المستقبل عدة أيام من الاستخدام.
طورها باحثون من جامعة موناش ، بطارية الليثيوم-الكبريت الجديدة ليس لها تأثير بيئي أقل فقط من عروض الليثيوم أيون الحالية ، ولكنها قد تؤدي إلى خفض تكاليف التصنيع للتشغيل ، إلى جانب توفير بطارية تدوم خمسة أيام للهواتف الذكية. سيكون من دواعي سرور عشاق السيارات الكهربائية أيضًا أن يسمعوا أن نفس التقنية يمكنها رؤيتك من خلال 620 ميلًا لكل شحنة. القلق من المدى يكون ملعونًا.
شركة أخرى ، Prieto Battery ، تخطو خطوة إلى الأمام ، من خلال إنشاء بطارية لا تدوم لفترة أطول فحسب ، بل تشحن بسرعة شديدة أيضًا. يستخدم حل البطارية الخاص به ركيزة نحاسية ذكية تعمل على زيادة مساحة السطح الداخلية بشكل كبير مقارنةً بالبطارية التقليدية ، بما يصل إلى 60 مرة. وهذا يعني أن بطارية رغوة Prieto يمكن أن تزيد بشكل كبير من كثافة الطاقة والطاقة.
أحد الأمثلة التي تقدمها الشركة هو بطارية هاتف ذكي تدوم 10 ساعات ، ولا يستغرق شحنها سوى خمس دقائق. قم بزيادة الحجم والسمك قليلاً ، ومن المحتمل أن يكون لديك بطارية الهاتف الذكي النهائية.
المكثفات الفائقة
مجال آخر مثير في مجال تكنولوجيا البطاريات هو المكثفات الفائقة. ليست في الواقع بطاريات في حد ذاتها ، فهي تخزن طاقتها الكامنة كهروستاتيكيًا ، وليس كيميائيًا. هذا يسمح لهم بتسليم الشحن وقبوله بسرعة ، أسرع بكثير من البطارية الفعلية. نحن نتحدث أسرع بما يصل إلى 1000 مرة من الأحرفging ، وهو ما يعني أساسًا الشحن شبه الفوري لأي جهاز. قم بتوصيل وفصل وإيقاف التشغيل.
ومع ذلك ، فإن الجانب السلبي هو كثافة تخزين الطاقة الخاصة بهم. يتم تخزين ربع ذلك تقريبًا من حيث الوزن مقارنةً بالبطارية العادية. ومع ذلك ، عندما يمكنك شحن الهاتف في لحظة ، فقد لا تكون هذه مشكلة كبيرة كما كنت تعتقد في البداية. باستخدام أجهزة الشحن المتوافقة على نطاق واسع ، يمكنك نظريًا العمل في المقاهي والمكاتب وما إلى ذلك ، في بضع ثوانٍ فقط ، قبل أن تكون في طريقك المرح. طالما أنك لست في وسط البرية ، فإن هذا سيقضي على قلق النطاق.
بالنسبة للمستقبل القريب ، نظرًا لقيود الحجم ، يبدو أن الحل المختلط الذي يجمع بين سرعة المكثفات الفائقة وقدرات تخزين الطاقة للبطاريات العادية ، هو حل وسط مثالي.
الجرافين: الكأس المقدسة
لا يمكنك التحدث عن تقنية البطاريات المستقبلية دون ذكر الجرافين - الذي يُعتقد أنه المادة النهائية للعديد من التطبيقات.
يتكون الجرافين من تركيبة من ذرات الكربون المرتبطة بإحكام في بنية تشبه قرص العسل. بسمك طبقة ذرية واحدة فقط ، فهي رقيقة بشكل لا يمكن فهمه. تتميز صفائح الجرافين هذه بخصائص مفيدة ، بما في ذلك التوصيل الكهربائي والحراري المذهل والقوة العالية والمرونة والوزن المنخفض.
الإعلانات
والنتيجة هي أن خلايا الجرافين توفر شحنًا أسرع بكثير من بطاريات الليثيوم أيون العادية ، بسعات أعلى بكثير ، وكل ذلك في عبوة أرق وأخف وزنًا. هذا الأخير مهم بشكل خاص ، لأنه يعني أنه يمكننا ضغط المزيد من الطاقة في نفس المساحة مثل الهواتف الذكية الحالية ، دون الحاجة إلى جعلها أكثر سمكًا. أضف إلى ذلك أداءها الحراري الفائق ، وستعمل بطاريات الجرافين بشكل أكثر برودة ، مما يزيد من طول عمرها وسلامتها.
تكمن المشكلة بالطبع في حقيقة أننا سمعنا عن الخصائص المعجزة للجرافين لسنوات حتى الآن ، ولكننا لم نتمكن بعد من رؤيتها تتغلغل في أي تطبيقات رئيسية. هذا لأن تكاليف التصنيع مرتفعة بشكل مثير للسخرية بالنسبة للعوائد المقدمة ، على الرغم من أننا نأمل بتفاؤل أن هذا سيستمر في التحسن مع مرور الوقت.
في الوقت الحالي ، نحن ببساطة ممتنون لحقيقة أن العرض الحالي للهواتف الذكية الحديثة سيستمر لمدة يوم واحد ويتم شحنه في أقل من ساعة. هل سننظر إلى هذه الجملة في غضون سنوات قليلة ونضحك على سذاجتنا؟ نحن بالتأكيد نأمل ذلك.
عمليات البحث ذات الصلة
ما هي بطارية الليثيوم
مخاطر بطارية الليثيوم
البطاريات وانواعها
أنواع البطاريات
بطارية الليثيوم للسيارات
أنواع البطاريات القابلة للشحن
مميزات بطاريات الليثيوم
أنواع بطاريات الليثيوم
