قد يكون السيليكون، وهو عنصر متوفر بكثرة على الأرض، قادرًا على حل واحدة من أكثر المشاكل المستمرة في هواتفنا الذكية: الاستقلالية المحدودة. وهذا هو السبب وراء كون تقنية السيليكون والكربون هذه بمثابة تغيير جذري.
أكثر قوة، وأكثر استهلاكًا للطاقة: لا تتلاعب الهواتف الذكية اليوم عندما يتعلق الأمر بالطاقة. وبعد ذلك، فجأة، تدخل بطاريات السيليكون والكربون إلى المشهد.
يمثل هذا الابتكار أحد أهم التطورات في السنوات الأخيرة في مجال بطاريات الهواتف الذكية، وليس ذلك فحسب، بل يسمح بزيادة الاستقلالية دون التضحية بنحافة الأجهزة.
كيف تعمل بطاريات السيليكون والكربون؟
لا تعد بطاريات السيليكون والكربون تقنية جديدة تمامًا – فقد رأيناها بالفعل في مصانع Honor في عام 2023 – ولكنها في الواقع تطور لبطاريات الليثيوم أيون التقليدية. الفرق الأساسي يكمن في تركيب الأنود، وهو القطب السالب للبطارية.
في بطارية ليثيوم أيون التقليدية، يتكون الأنود بشكل أساسي من الجرافيت (الكربون). عند الشحن، تترك أيونات الليثيوم الكاثود (القطب الموجب) وتصبح عالقة بين طبقات الجرافيت.
كل ذرة كربون يمكن أن تستوعب أيون ليثيوم واحد فقط، مما يحد من سعة التخزين. إن الابتكار العظيم في بطاريات السيليكون والكربون هو استبدال كل أو جزء من الجرافيت بالسيليكون.
لماذا هذا التغيير مهم جدًا؟ وذلك ببساطة لأن السيليكون يمكنه استيعاب أيونات الليثيوم أكثر بكثير من الجرافيت: تصل سعته النظرية إلى حوالي 4200 مللي أمبير في الساعة لكل جرام، مقارنة بـ 370 مللي أمبير في الساعة فقط للجرافيت، أي أكثر من 10 مرات أكثر.
المشكلة الرئيسية مع السيليكون هي أنه ينتفخ بشكل كبير (حتى 300% من حجمه الأولي) عندما يمتص أيونات الليثيوم أثناء الشحن. ويؤدي هذا الانتفاخ المتكرر خلال دورات الشحن والتفريغ في نهاية المطاف إلى إضعاف المادة وتشققها، مما يجعل البطارية غير صالحة للاستخدام بسرعة. وهذا هو السبب الرئيسي الذي أدى إلى الحد من استخدامه في البطاريات حتى الآن.
وللتغلب على هذه العقبة، لا يستخدم المصنعون السيليكون النقي، بل مركب “السيليكون والكربون”. يتم توزيع جسيمات السيليكون النانوية في مصفوفة كربونية تعمل بمثابة بنية عازلة، مما يحد من التوسع ويحافظ على تماسك القطب الكهربي. يتيح هذا الحل المبتكر الاستفادة من السعة العالية للسيليكون مع الحفاظ على متانة البطارية.
فوائد ملموسة للهواتف الذكية
الميزة الرئيسية لبطاريات السيليكون والكربون هي كثافتها العالية للطاقة.
باختصار، يمكنهم تخزين المزيد من الطاقة في نفس الحجم. أظهرت شركة Honor زيادة في سعة بطارية هاتف Magic 5 Pro بنسبة +12.8%: حيث تنتقل البطارية من 5100 مللي أمبير إلى 5450 مللي أمبير دون تغيير الحجم. وتسمح هذه التحسينات المهمة للمستخدمين بالاستمتاع بجهازهم لفترة أطول دون الحاجة إلى إعادة شحنه.
Honor Magic 5 Pro // المصدر: Chloé Pertuis – Frandroid
يحتوي هاتف OnePlus Ace 3 Pro على بطارية بسعة 6100 مللي أمبير في الساعة، في حين أن سلفه كان يحتوي على بطارية بسعة 5000 مللي أمبير في الساعة، وهو تحسن بنسبة 22%. يأتي هاتف Redmi Note 14 Pro+ ببطارية بسعة 6200 مللي أمبير، مقارنة ببطارية بسعة 5000 مللي أمبير في هاتف Redmi Note 13 Pro+، وهي زيادة مذهلة بنسبة 24%. بالنسبة للمستخدم، فإن هذا يعني ببساطة عمر بطارية ممتد لعدة ساعات في الحياة اليومية، مما يقلل بشكل كبير من القلق الناتج عن نفاد البطارية في نهاية اليوم.
توفر هذه التقنية للمصنعين خيارين استراتيجيين: إما إنشاء هواتف ذكية أنحف مع عمر بطارية مماثل، أو الحفاظ على الأبعاد الحالية ولكن مع عمر بطارية محسن بشكل كبير. والمثال الأكثر وضوحا هو الهواتف الذكية القابلة للطي، حيث تكون المساحة ثمينة بشكل خاص. يبلغ سمك هاتف Honor Magic V3 9.2 ملم فقط عند طيه، بينما يحتوي على بطارية بسعة 5150 مللي أمبير في الساعة. وبدون تكنولوجيا السيليكون والكربون، فإن مثل هذا الإنجاز سيكون مستحيلا.
هناك فائدة أقل شهرة ولكنها بنفس القدر من الأهمية وهي كيفية تصرف البطارية عندما تكون فارغة تقريبًا. وتقول شركة Honor أنه عند الجهد المنخفض (3.5 فولت)، فإن السعة المتبقية لبطاريتها المصنوعة من السيليكون والكربون تبلغ 2.4 مرة من سعة بطارية ليثيوم أيون التقليدية. وبشكل ملموس، يعني هذا أن هاتفك الذكي لن يتوقف فجأة أثناء عرضه لبعض النسب المئوية للبطارية، وهي مشكلة شائعة في الأجهزة القديمة.
تتحمل هذه البطاريات عمومًا تيارات الشحن العالية، مما يسمح بشحنات سريعة للغاية دون المساس بعمر الخدمة. تدعم العديد من الهواتف الذكية التي تحتوي على بطاريات السيليكون والكربون مخرجات طاقة تبلغ 100 وات أو أكثر. على سبيل المثال، يتم شحن هاتف iQOO 13 ببطاريته التي تبلغ سعتها 6150 مللي أمبير بالكامل في 30 دقيقة فقط بفضل الشحن بقوة 120 وات، وهو ما يوفر الكثير من الوقت؟
بالإضافة إلى ذلك، تميل هذه البطاريات إلى التسخين بشكل أقل أثناء الاستخدام المكثف مثل الألعاب أو عند الشحن، مما يحسن راحة الاستخدام وطول عمر الجهاز. تعتبر هذه الإدارة الحرارية المحسنة ملحوظة بشكل خاص على الهواتف الذكية المخصصة للألعاب، حيث يمكن أن تصبح الحرارة في بعض الأحيان غير مريحة بعد جلسات اللعب الطويلة.
ما هي الهواتف الذكية التي تستخدم هذه التقنية بالفعل؟
تُجهز تقنية السيليكون والكربون بالفعل العديد من الهواتف الذكية المتطورة، وخاصة تلك التي تنتجها العلامات التجارية الصينية في الوقت الحالي. يحتوي هاتف OnePlus 13 على بطارية بسعة 6000 مللي أمبير مع شحن بقوة 100 وات، بينما يوفر هاتف Vivo X200 Pro بطارية بنفس السعة مع شحن بقوة 90 وات. يمثل كلا الطرازين فوائد هذه التقنية الجديدة تمامًا.
Redmagic 10 Pro // المصدر: Frandroid
تم تصميم هاتف Redmagic 10 Pro خصيصًا للألعاب، حيث يتجاوز حدود الاستقلالية بفضل بطاريته الرائعة المصنوعة من السيليكون والكربون بسعة 7050 مللي أمبير في الساعة، وهي سعة كانت حتى الآن مخصصة للأجهزة اللوحية وليس الهواتف الذكية.
وتستفيد أيضًا سلسلة Xiaomi 14 و15 من بطاريات ذات كثافة طاقة عالية بفضل هذه التقنية. وعلى جانب الهاتف الذكي القابل للطي، يضم هاتف Honor Magic V3 بطارية بسعة 5150 مللي أمبير في هيكل رفيع للغاية، بينما يستخدم Realme GT 7 Pro بطارية بسعة 6500 مللي أمبير في الساعة مع 10% من السيليكون في الأنود. الشيء نفسه بالنسبة لهاتف Xiaomi 15 Ultra، مع 15% من السيليكون.
شاومي 15 الترا
ومن المهم ملاحظة أن بعض هذه النماذج متوفرة فقط في آسيا في الوقت الحالي، وقد تحتوي الإصدارات الدولية في بعض الأحيان على بطاريات ليثيوم أيون تقليدية. ويتم تفسير هذا الاختلاف على وجه الخصوص من خلال سلاسل التوريد وقيود الإنتاج واسعة النطاق.
وغداً؟
على الرغم من مزاياها التي لا يمكن إنكارها، لا تزال هذه التكنولوجيا تواجه بعض التحديات. ويبقى الشيء الرئيسي هو إدارة التوسع السيليكوني على المدى الطويل. حتى مع المركبات الحالية، تظل نسبة السيليكون في الأنود محدودة (غالبًا ما تكون بين 5% و15%) لضمان عمر افتراضي مرضي. ومع ذلك، يواصل المصنعون تحسين تركيباتهم لزيادة هذه النسبة تدريجيًا، وبالتالي زيادة سعة البطاريات.
وهناك عقبة أخرى وهي تكلفة الإنتاج. إن دمج السيليكون وعمليات التصنيع الأكثر تعقيدًا يجعل هذه البطاريات أكثر تكلفة من نماذج ليثيوم أيون القياسية. ولهذا السبب يتم العثور عليها غالبًا على الأجهزة المتطورة في الوقت الحالي. ومع ذلك، مع زيادة أحجام الإنتاج، من المتوقع أن تنخفض هذه التكاليف تدريجيا، مما يسمح بتبنيها على نطاق أوسع.
وبحسب مصادر مختلفة، فإن شركتي سامسونج وآبل تبديان اهتماما كبيرا بهذه التقنية، وقد تدمجانها في طرازاتهما الرئيسية التالية. وتشير الشائعات إلى أن هاتف Galaxy S26 قد يضم بطارية تقترب من 7000 مللي أمبير بفضل هذا التقدم، وهي قفزة كبيرة من 5000 مللي أمبير الحالية. إن اعتماد هذه الشركات العملاقة لهذا الابتكار من شأنه أن يشكل الدخول النهائي لهذا الابتكار إلى السوق العالمية، بما في ذلك في أوروبا والولايات المتحدة.
تشكل بطاريات السيليكون والكربون مجرد خطوة واحدة في تطور البطاريات. كما أن هناك تقنيات أخرى قيد التطوير مثل بطاريات الحالة الصلبة أو بطاريات أيون الصوديوم، والتي تعد بنتائج واعدة أكثر. ومع ذلك، وعلى عكس هذه الابتكارات التي قد تستغرق سنوات قبل أن تصل إلى السوق السائدة، فإن بطاريات السيليكون والكربون أصبحت حقيقة واقعة بالفعل.