اگر یک چیز باشد که همه خواهان مقدار بیشتری از آن هستند، قطعاً عمر باتری است. گوشی‌ها سریع‌تر شده‌اند، لپ‌تاپ‌ها باریک‌تر شده‌اند و نمایشگرها روشن‌تر از همیشه‌اند، اما باتری‌ها با این سرعت تکامل پیدا نکرده‌اند. این وضعیت شاید به‌زودی تغییر کند.
موج جدیدی از باتری‌های لیتیوم‌یون با آندهای مبتنی بر سیلیکون در حال ظهور است که می‌تواند چگالی انرژی را تا ۲۵۰ درصد افزایش دهد و این فقط یک ادعای آزمایشگاهی نیست. این پیشرفت می‌تواند نسل آینده گوشی‌های هوشمند، لپ‌تاپ‌ها و حتی خودروهای برقی را متحول کند.
چرا سیلیکون؟ و چرا حالا؟
برای درک اهمیت آندهای سیلیکونی، باید نگاهی دوباره به نحوه عملکرد باتری‌های امروزی داشته باشیم. تقریباً تمام دستگاه‌هایی که امروز استفاده می‌کنیم، از سلول‌های لیتیوم‌یون با آندهای گرافیتی استفاده می‌کنند. گرافیت سال‌ها نقش خود را به‌خوبی ایفا کرده، اما ظرفیت ذخیره‌سازی لیتیوم آن محدود است. در مقابل، سیلیکون می‌تواند تقریباً ده برابر بیشتر از گرافیت لیتیوم ذخیره کند.
اما چرا زودتر به سیلیکون مهاجرت نکردیم؟
زیرا سیلیکون هنگام شارژ تا ۳۰۰ درصد منبسط می‌شود. این انبساط شدید باعث ترک خوردن یا تخریب سریع باتری می‌شد و آن را برای استفاده تجاری غیرقابل اعتماد می‌کرد. بیش از یک دهه است که دانشمندان به دنبال پایدارسازی سیلیکون از طریق پوشش‌ها، نانوساختارها، لایه‌های انعطاف‌پذیر و ترکیبات سیلیکون–کربن بوده‌اند.
اکنون پژوهشگران و استارتاپ‌ها می‌گویند راه‌حل را پیدا کرده‌اند.
طراحی‌های مدرن آندهای سیلیکونی از ساختارهای متخلخل یا ذرات مهندسی‌شده در ابعاد نانو استفاده می‌کنند که امکان انبساط بدون شکست را فراهم می‌کنند. با کنترل دوام، مزیت اصلی سیلیکون در دسترس قرار می‌گیرد: چگالی انرژی بسیار بیشتر در همان ابعاد باتری‌های فعلی.
این امر برای گوشی هوشمند بعدی شما چه معنایی دارد؟
بیایید از دستگاهی شروع کنیم که روزانه ده‌ها بار آن را بررسی می‌کنید: گوشی هوشمند.
باتری‌های مجهز به آند سیلیکونی می‌توانند:
-
استفاده سنگین را تا دو روز کامل پاسخ دهند — به‌جای اینکه مانند امروز به‌سختی تا شب دوام بیاورند.
-
به تولید گوشی‌های نازک‌تر کمک کنند، زیرا باتری کوچک‌تر هم می‌تواند عمر فعلی را ارائه دهد و فضای بیشتری برای دوربین و خنک‌سازی آزاد می‌شود.
-
سرعت شارژ را به‌طور چشمگیری افزایش دهند؛ امکان شارژ واقعی زیر ۱۰ دقیقه در صورت وجود مدیریت حرارتی و نرم‌افزاری مناسب.
نتیجه: گوشی بعدی شما تنها سریع‌تر نخواهد بود، بلکه به اندازه کافی شارژ نگه می‌دارد که بتوانید از این سرعت لذت ببرید.
لپ‌تاپ‌ها بیش از گوشی‌ها از این فناوری بهره می‌برند
لپ‌تاپ‌ها حتی سود بیشتری خواهند برد. بهترین اولترابوک‌های امروزی بین ۱۰ تا ۱۵ ساعت شارژدهی دارند. با آند سیلیکونی، این زمان می‌تواند به بیش از ۲۰ ساعت برسد، آن هم بدون افزایش وزن یا ضخامت.
یا سازندگان ممکن است اندازه باتری را کاهش دهند و نتیجه آن:
-
اولترابوک‌های سبک‌تر
-
دستگاه‌های باریک‌تر برای تولیدکنندگان محتوا
-
لپ‌تاپ‌های گیمینگ با فضای بیشتر برای خنک‌سازی و سخت‌افزار قدرتمندتر
این یکی از آن ارتقاهای نادر است که هم قابلیت حمل را بهبود می‌دهد و هم توان را.
موجی گسترده در سراسر فناوری مصرفی
تأثیر این پیشرفت به گوشی و لپ‌تاپ محدود نمی‌شود. این نوآوری می‌تواند:
-
عمر باتری ساعت‌های هوشمند را به یک هفته برساند
-
باعث شود تبلت‌ها یک سفر کامل را بدون شارژ دوام بیاورند
-
هدفون‌های بی‌سیم را قادر سازد هفته‌ها با یک بار شارژ کار کنند
-
و حتی خودروهای برقی را نیز به برد بیشتر و شارژ سریع‌تر برساند
باتری‌ها در همه‌جا یک گلوگاه هستند؛ سیلیکون کلید باز کردن این گلوگاه است.
البته، تبدیل یک موفقیت علمی به تولید انبوه زمان می‌برد. تولید صنعتی، تست‌های ایمنی، بهینه‌سازی هزینه و آماده‌سازی زنجیره تأمین روندی طولانی دارند. نسخه‌های اولیه احتمالاً از ترکیبات سیلیکون–گرافیت استفاده می‌کنند و لزوماً از همان ابتدا به جهش کامل ۲۵۰ درصدی نمی‌رسند.
source