بدون شك، سنستفيد جميعًا من عمر البطارية الأطول في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة الهجينة وغيرها من الأجهزة المحمولة. للأسف الحالي بطارية ليثيوم أيون (LIB) وصلت إلى إمكاناتها إلى حد كبير، والطريقة الوحيدة لزيادة وقت التشغيل في أجهزتنا المحمولة بدون توصيلها هي صنع بطاريات أكبر. ومع ذلك، لا يعد هذا حلاً عمليًا في صناعة تكون فيها المعدات الأخف وزنًا والأصغر حجمًا مرغوبة للغاية. نحن بحاجة إلى شيء جديد. طريقة لزيادة سعة التخزين بشكل كبير دون الحاجة إلى إنشاء أجهزة تخزين طاقة أكبر.
مقاطع الفيديو الموصى بها
في الآونة الأخيرة، المختبر الوطني لشمال غرب المحيط الهادئ التابع لوزارة الطاقة توصلت الشركة إلى تطور جديد في بطارية الليثيوم أيون التي يقال إنها يمكنها تخزين "على الأقل" ضعف الطاقة التي تخزنها البطارية الهجين التقليدية أو بطارية الكمبيوتر المحمول. وفي هذه الحالة، تستلزم الطريقة استخدام السيليكون الشبيه بالإسفنجة. تم تحقيق "اختراقات" مقترحة أخرى لتحسين البطارية، لكنها قد تحدث أو لا تحدث، وهي في أحسن الأحوال على بعد سنوات. ومع ذلك، فإن هذا ليس فقط معقولًا للغاية، ولكنه أيضًا غير مؤلم نسبيًا لنشره.
لماذا السيليكون؟
حاليًا، تستخدم جميع LIBs تقريبًا أقطاب الجرافيت في تخزين وتفريغ الطاقة. تخزن هذه LIBs التقليدية طاقة أقل بمقدار 10 مرات مما تستطيع الأقطاب الكهربائية القائمة على السيليكون تخزينه. في حين أن الصيغ الرياضية معقدة، في عالم مثالي، فإن البطارية القائمة على السيليكون ستمنحك 10 أضعاف مصدر الطاقة. ومع ذلك، بالنظر إلى كل شيء آخر يتطلب الاهتمام، مثل كيمياء البطارية، وأقطاب السيليكون (تسمى أحيانًا الأنودs) يمكنها مضاعفة أو ربما ثلاثة أضعاف سعة تخزين الطاقة مقارنة بالمعيار الحالي.
كانت مشكلة استخدام السيليكون في الماضي هي أنه يمتص عددًا كبيرًا جدًا من أيونات الليثيوم (إنها ضرورية للتخزين والمساعدة في توليد الطاقة)، وغالبًا ما تتوسع كتلتها بنسبة تصل إلى 400 بالمائة أثناء ذلك الشحن. وقد تسبب هذا، كما يمكنك أن تتخيل، في حدوث جميع أنواع المشكلات، بما في ذلك (على سبيل المثال لا الحصر) كسر غلاف البطارية. لقد كان الأمر غير قابل للتنفيذ - إلى أن توصل مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني التابع لوزارة الطاقة إلى قطب كهربائي من السيليكون أطلق عليه اسم ""إسفنجة سيليكون متوسطة المسام"التي تتوسع بنسبة 30 بالمائة فقط.
بعبارات بسيطة، إسفنجة السيليكون متوسطة المسام هي قطعة من السيليكون مثقوبة بثقوب. عند امتصاص أيونات الليثيوم، بدلاً من التوسع للخارج، يزيد السيليكون من كتلته عن طريق ملء الثقوب. ومع حد التمدد البالغ 30 بالمائة، يحتوي القطب الكهربائي المعتمد على السيليكون على تركيز طاقة يبلغ حوالي 750 مللي أمبير لكل جرام، أو ما يقرب من ضعف تركيز الأقطاب الكهربائية المعتمدة على الجرافيت. بالإضافة إلى ذلك، أثبتت أقطاب السيليكون مرونتها، حيث احتفظت البطارية النموذجية بنسبة 80 بالمائة من سعتها بعد 1000 عملية شحن.
متى سنرى هذه البطاريات الجديدة؟
ستكون الخطوة المنطقية التالية لمختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني التابع لوزارة الطاقة هي بناء نموذج أولي أكبر، وربما شيء كبير بما يكفي لتشغيل جهاز محمول رئيسي. وفي الوقت نفسه، بينما ننتظر علماء الحكومة لمواصلة تطوير التكنولوجيا، ظهرت شركة ناشئة في وادي السيليكون باسم ""أمبريوس” تعمل حاليًا على تطويرها وتسويقها أيضًا.
من المؤكد أن معدلات امتصاص طاقة أيونات الليثيوم القائمة على السيليكون في أمبريوس أقل بكثير (فقط 10-50% تخزين طاقة أكثر من الجرافيت)، ولكن حتى الآن وكانت النتائج مشجعة بما يكفي للإشارة إلى أن السيليكون يمكن أن يلعب دورًا مهمًا في تشغيل أجهزة الحوسبة المحمولة لدينا - وربما قريباً.
توصيات المحررين
- كيفية العناية ببطارية الكمبيوتر المحمول وإطالة عمرها
ترقية نمط حياتكتساعد الاتجاهات الرقمية القراء على متابعة عالم التكنولوجيا سريع الخطى من خلال أحدث الأخبار ومراجعات المنتجات الممتعة والمقالات الافتتاحية الثاقبة ونظرات خاطفة فريدة من نوعها.
