باتری سیلیکون-کربن چیست و چرا آینده گوشی‌های هوشمند است؟

گوشی‌های هوشمند امروزی تقریباً هر کاری را می‌توانند انجام دهند. اما باتری‌های آنها اغلب برای همگام شدن با این همه قابلیت، با چالش مواجه هستند. تولیدکنندگان سال‌هاست که محدودیت‌های فناوری لیتیوم-یونی را جابجا کرده‌اند، اما نوع جدیدی از باتری وعده تغییر این معادله را می‌دهد. باتری‌های سیلیکون-کربن که در حال حاضر در برخی از گوشی‌های پرچمدار ظاهر شده‌اند، گامی رو به جلو در ذخیره‌سازی انرژی ارائه می‌دهد. امشب می‌خواهیم با هم در ترنجی به این موضوع بپردازیم که باتری سیلیکون-کربن چیست و چرا آینده گوشی‌های هوشمند خواهد بود؟

خلاصه و نکات کلیدی

• 🔷 باتری‌های سیلیکون-کربن (Si/C) یک فناوری جدید و پیشرفته هستند که به عنوان جایگزین باتری‌های لیتیوم-یونی سنتی در گوشی‌های هوشمند مطرح شده‌اند.
• 🔷 این باتری‌ها با جایگزین کردن آند گرافیتی با یک کامپوزیت سیلیکون-کربن، چگالی انرژی بالاتر (ظرفیت بیشتر در فضای کمتر) و سرعت شارژ سریع‌تر را ممکن می‌سازند.
• 🔷 برندهای چینی مانند آنر، وان‌پلاس، اوپو و شیائومی در حال حاضر از این فناوری در برخی از گوشی‌های خود استفاده می‌کنند.
• 🔷 با این حال، هزینه تولید بالاتر و نگرانی‌ها در مورد دوام طولانی‌مدت، هنوز از چالش‌های اصلی این فناوری هستند.

محدودیت‌های باتری‌های لیتیوم-یونی فعلی

باتری‌های لیتیوم-یونی امروزی برای ذخیره انرژی به آندهای گرافیتی متکی هستند. گرافیت پایدار و نسبتاً ارزان است، اما ظرفیت محدودی برای نگهداری یون‌های لیتیوم دارد. در نتیجه، سازندگان گوشی مجبور بوده‌اند بین اندازه باتری و وزن و ضخامت دستگاه تعادل برقرار کنند و اغلب دوام شارژ را فدای طراحی‌های باریک‌تر کرده‌اند.

باتری سیلیکون-کربن چگونه این مشکل را حل می‌کند؟

سیلیکون خالص ظرفیت تئوری بسیار بالایی دارد (تقریباً ۴۲۰۰ میلی‌آمپر ساعت بر گرم) که بیش از ده برابر ظرفیت گرافیت (۳۷۲ میلی‌آمپر ساعت بر گرم) است. با این حال، این ظرفیت ذخیره‌سازی بالا هزینه‌ای نیز دارد: سیلیکون می‌تواند تا حدود ۳۰۰ درصد متورم شود که منجر به ترک خوردن، ناپایداری الکتریکی و خرابی زودهنگام باتری می‌شود.

برای مقابله با این مشکل، سیلیکون با کربن ترکیب می‌شود تا یک ساختار مقاوم‌تر تشکیل دهد. در هسته خود، باتری‌های سیلیکون-کربن (Si/C) همچنان سلول‌های لیتیوم-یونی هستند، اما ماده آند آنها به جای گرافیت خالص، یک کامپوزیت از سیلیکون و کربن است. این ترکیب هیبریدی، ذخیره‌سازی انرژی را افزایش می‌دهد در حالی که به دنبال کنترل انبساط بدنام سیلیکون در هنگام شارژ است.

مزایای اصلی باتری‌های سیلیکون-کربن

• ⚡️ چگالی انرژی بالاتر: در مقایسه با گرافیت، سیلیکون می‌تواند تا ۱۰ برابر بیشتر یون لیتیوم ذخیره کند. این به سازندگان اجازه می‌دهد تا قدرت بیشتری را در همان فضا جای دهند یا دستگاه‌ها را بدون قربانی کردن عمر باتری، باریک‌تر کنند.
• ⚡️ شارژ سریع‌تر: به لطف رسانایی بهبود یافته، این باتری‌ها از سرعت شارژ بالاتری پشتیبانی می‌کنند.
• ⚡️ عملکرد بهتر در دمای پایین.
• ⚡️ ایده‌آل برای گوشی‌های تاشو: گوشی‌های تاشو و سایر طراحی‌های کامپکت، شاید بزرگترین بهره‌برداران از باتری‌های Si/C باشند، زیرا می‌توانند بدون نیاز به بدنه‌های ضخیم‌تر یا سنگین‌تر، به عمر باتری تمام روز دست یابند.
• 

کدام شرکت‌ها پیشگام هستند؟ (و کدام‌ها عقب مانده‌اند؟)

اولین گوشی هوشمندی که از باتری Si/C استفاده کرد، نسخه چینی آنر مجیک ۵ پرو بود. با این حال، جانشین آن، آنر مجیک ۶ پرو، با یک باتری Si/C به صورت جهانی عرضه شد. شرکت‌هایی مانند وان‌پلاس، اوپو، شیائومی و ریلمی نیز فناوری باتری Si/C را برای برخی از گوشی‌های خود به کار گرفته‌اند. به عنوان مثال، وان‌پلاس ۱۳ دارای یک باتری ۶۰۰۰ میلی‌آمپر ساعتی Si/C با پشتیبانی از شارژ سریع ۱۰۰ وات است.

بر اساس گزارش رسانه کره‌ای FNNews، سامسونگ و اپل در حال بررسی این فناوری هستند. با این حال، تحلیلگران می‌گویند ممکن است چند نسل محصول طول بکشد تا این فناوری در دستگاه‌های پرچمدار آنها ظاهر شود.

چالش‌ها و آینده این فناوری

در حالی که این فناوری امیدوارکننده به نظر می‌رسد، باتری‌های Si/C یک راه‌حل بی‌نقص نیستند:

• 🪫 هزینه: تولید آندهای سیلیکون-کربن گران‌تر از گرافیت است که ممکن است قیمت دستگاه‌ها را افزایش دهد.
• 🪫 دوام طولانی‌مدت: اگرچه مهندسان مشکل تورم را کاهش داده‌اند، سیلیکون همچنان بیشتر از گرافیت منبسط می‌شود که می‌تواند بر طول عمر باتری در طول چندین سال استفاده روزانه تأثیر بگذارد.
• 🪫 مقیاس‌پذیری تولید: خطوط تولید فعلی برای گرافیت بهینه‌سازی شده‌اند و تجهیز مجدد آنها برای کامپوزیت‌های سیلیکون-کربن نیازمند زمان و سرمایه‌گذاری است.

آیا اضطراب باتری به پایان می‌رسد؟

برای کاربران گوشی‌های هوشمند، باتری‌های Si/C به معنای دستگاه‌هایی است که عمر طولانی‌تری دارند، سریع‌تر شارژ می‌شوند و در دست باریک‌تر احساس می‌شوند. اگر هزینه‌ها کاهش یابد و تولید افزایش یابد، Si/C می‌تواند در دو تا سه سال آینده به استاندارد گوشی‌های پرچمدار تبدیل شود. تا آن زمان، این یک ویژگی برجسته در تعداد محدودی از دستگاه‌ها باقی خواهد ماند.