فناوری‌هایی که در آینده باتری‌های بهتری برای استفاده در گجت‌ها در اختیارمان می‌گذارند

احمد شریف‌پور: در دهه گذشته ضخامت لپ‌تاپ‌ها تا حد یک دسته ورق کاهش یافته است، با اتصال‌های پرسرعت اینترنتی تمام اطلاعات دنیا در جیب‌های ماست و رابط‌های لمسی کار با ابزار پردازشی را به امری بدیهی حتی برای کودکان دو ساله تبدیل کرده‌اند. انگار همه‌چیز در حال پیشرفت است و در این میان تنها یک استثنا وجود دارد و آن باتری است! مقیاس سرعت پردازش به گیگاهرتز رسیده است، چگالی پیکسل‌ها از توانایی دید بشر بیشتر شده است اما ما هنوز عمر باتری‌ها را به جای روز و هفته با ساعت اندازه می‌گیریم!

When-will-batteries-be-good-h

چند بار پیش آمده است که از تمام شدن بی‌موقع شارژ باتری گوشی، تبلت یا لپ‌تاپ‌تان عصبی شده باشید؟ به رغم تمام دردسرها، وابستگی ما به باتری‌ها روز به روز بیشتر می‌شود و این امر به یکی از مهم‌ترین فاکتورها در انتخاب تجهیزات دیجیتال تبدیل شده است. به گونه‌ای که کاربران حتی پیش از عرضه رسمی یک محصول در کنار بررسی سرعت پردازنده و تفکیک‌پذیری صفحه‌نمایش عمر باتری را هم چک می‌کنند و جالب‌تر این‌که براساس مطالعه اخیر JD Power کاربران ابزارهای موبایل (مخصوصا نمونه‌های ۴G) بیش از هر موضوع دیگری از عمر باتری گجت‌هایشان ناراضی بوده‌اند.

آیا در دنیای باتری‌ها می‌توان به چیزی بیش از یک روز شارژ امیدوار بود؟ تحقیقات و پیشرفت‌های کنونی به این پرسش جواب مثبت می‌دهند.

هنر باتری‌های لیتیوم‌یون
این نوع باتری‌ها در دهه ۷۰ میلادی اختراع شدند و در اوایل دهه ۹۰ به بازار ابزارهای الکترونیکی راه یافتند. اما به نظر می‌رسد به رغم عمر بیست‌ساله، هنوز آماده بازنشسته شدن نیستند! آنچه در ادامه می‌بینید تلاش‌هایی است برای افزایش کارایی و عمر باتری‌های معمول لیتیوم‌یونی که گرچه غالبا بازار خودروهای الکتریکی را هدف گرفته‌اند، اما می‌توان امیدوار بود به گجت‌های نما نیز راه پیدا کنند.

پژوهشی در دانشگاه نورث‌وسترن نشان داده است که یک باتری لیتیوم‌یون با آندی از جنس گرافین و سیلیکون می‌تواند عملکردی ۱۰ برابر بهتر از باتری‌های معمولی از خود نشان دهد و به زمان شارژ کمتری هم نیاز دارد.

– محققان دانشگاه رایس همین کار را با آندی متخلخل از پودر سیلیکون انجام داده‌اند که آن هم کارایی را تا ۱۰ برابر افزایش می‌دهد. به علاوه ظرفیت بیشتری نیز دارد. یک باتری با آنود سیلیکونی به ازای هر گرم وزن می‌تواند ۳۵۰ تا ۴۰۰ میلی‌آمپرساعت انرژی در خود ذخیره کند و این مقدار برای آند متخلخل ۱۰۰۰ میلی‌آمپرساعت است.

– کارایی سیلیکون پیش از این نیز به اثبات رسیده بود و همین‌طور ماده‌ای ارزان و در دسترس است، اما کنترل طول عمر باتری‌های ساخته شده با آن به نسبت دشوار است. یکی از متخصصین فناوری باتری‌ها در استنفورد Yi Cui آندی از یک نانوتیوپ سیلیکونی دوجداره ساخته است که ظرفیت ذخیره باتری را تا ۴۰۰۰ میلی‌آمپرساعت به ازای هر گرم افزایش می‌دهد و جالب‌تر این‌که پس از طی ۶۰۰۰ چرخه شارژ و دشارژ هنوز تا ۸۵ درصد توان خود را حفظ می‌کند.

four-part-st

– Li-imide نام تجاری باتری‌های جدیدی است که Leyden Energy با ترکیب شیمیایی متفاوتی تولید کرده است. این باتری‌ها با همان قیمت باتری‌های لیتیوم‌یونی کارایی را تا ۲۵ درصد افزایش داده، به تغییرات دما حساس نیستند و از همه مهم‌تر سه برابر بیشتر عمر می‌کنند.

– لیتیوم‌هوا یا به اصطلاح Li-air فناوری جدیدی است که هنوز مراحل توسعه را طی می‌کند و به گفته پروفسور پیتر بروس از دانشگاه سنت‌آندروز اسکاتلند چالش اصلی بر سر راه توسعه آن پایدار نگاه داشتن باتری است به گونه‌ای که تنها واکنش‌های منجر به تولید نیرو در آن انجام شوند.

فناوری‌های آینده
مشکل اصلی تولید یک باتری اساسا متفاوت این است که تعداد و تنوع واکنش‌های شیمیایی قابل انجام بسیار زیاد است. به همین دلیل پژوهش‌گران پروژه ژنوم مواد (Materials Genome Project) در دانشگاه MIT الگوریتمی را توسعه داده‌اند که می‌تواند واکنش‌ها را شبیه‌سازی کند تا دانشمندان بتوانند تنها بر روی بهترین کاندیداها متمرکز شوند. استارت‌آپی به نام Pellion Technologies یکی از حواشی همین پروژه است که باتری‌های منیزیوم‌یونی می‌سازد که در آینده در خودروهای الکتریکی و گجت‌ها کاربرد خواهد داشت.

باتری‌های زیستی هم پیشرفت‌هایی داشته‌اند. هرچند ایده تلفن‌هایی که با کوکاکولا کار می‌کنند تنها مایه خنده است، اما همه تلاش‌های این حوزه این‌گونه نیستند. توشیبا و سونی بر نوعی از پیل‌های سوختی تمرکز کرده‌اند که از هر چیزی از کاغذ باطله گرفته تا ودکا برای تولید انرژی‌های پاک استفاده می‌کند.

coke-powered-nokia-phone-side-625x419-c

در اهمیت قناعت و خودکفایی
توسعه و تولید باتری‌های جدید تنها یک راه افزایش زمان کارکرد دستگاه‌های همراه است، اما صرفه‌جویی در مصرف راه‌حلی سنتی و مطمئن است که درست همین اثر را دارد.

پژوهشی که دانشگاه میشیگان انجام داده است، نشان می‌دهد که گجت‌های ما در حالت بی‌کاری هم مصرف بالایی دارند. پاییدن شبکه بی‌سیم برای دریافت سیگنال یا داده‌ها در حالت استندبای درست به اندازه ارسال مسیج انرژی مصرف می‌کند.

راه‌حل پژوهش‌گران دانشگاه میشیگان فناوری با نام E-MiLi (سرنام Energy Minimizing Idle Listening) است که در واقع مصرف باتری در هنگام بی‌کاری دستگاه را تا حد ممکن کاهش می‌دهد و از این طریق عمر کاری دستگاه را تا ۴۴ درصد بهبود می‌بخشد. البته پیاده‌سازی این فناوری مستلزم ایجاد تغییراتی نه تنها در ساختار تجهیزات همراه که کل شبکه‌های بی‌سیم وای‌فای و سلولی است.

راه‌حل‌های متفاوتی هم برای تولید انرژی لازم برای شارژ باتری‌ها در دست بررسی است. اکنون می‌توان از فیلم‌های پیزوالکتریک در تولید لباس‌ها بهره برد. این فیلم‌ها ارتعاشات صوتی محیط اطراف را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و از آن برای شارژ باتری ابزار همراه‌مان استفاده می‌کنند. پنل‌های خورشیدی شخصی می‌توانند انرژی لازم برای مواقع اضطراری را تامین کنند و ارتش آمریکا لباس‌هایی را تهیه کرده است که انرژی حرکتی را به برق تبدیل می‌کنند.

و اما آینده
نسل آینده باتری‌ها کاراتر بوده، طول عمر بیشتری دارند و در برخی موارد حتی ارزان‌تر هستند. پس چرا در تبلت‌ها و تلفن‌های‌مان اثری از آن‌ها نیست؟

مشکل این‌جاست که این فناوری‌ها هنوز برای تولید انبوه و عرضه به بازار آماده نیستند. شرکت Leyden برای استفاده از باتری‌هایش را (البته برای پلتفرم‌های در دست توسعه) به ان‌یدیا مجوز داده است و پیتر بروس اعتقاد دارد که باتری‌های لیتیوم‌یونی هنوز چندین سال دیگر میهمان گوشی‌های ما خواهند بود. برای بهبود کارایی هنوز باید به دنبال راه‌های دیگری بود.

به عقیده شما تا زمانی که باتری اسمارت‌فون‌ها هم به اندازه کیندل عمر کنند، چه‌قدر باید منتظر بمانیم؟

منبع

 

نظرات

  1. خوب – مطلب خوبی بود – جدا از این که گاهی موضوع نسبتا تخصصی میشد و گاهی از آن خارج می گشت ، ولی خوب در کل مساله باطری کم و بیش مطرح بوده و تا حالا جزء اصلی ترین ملاک ها برای خرید یک گجت مطرح بوده – و تقریبا بیشتر راه کار های ارائه شده برای مدت ماندگاری بیشتر مربوطه میشده به مصرف کمتر نه بالا بردن ظرفیت باطری – مثل استفاده از پردازنده ای کم مصرف آرم و یا همین موضوع اشاره شده در مقاله تغییر ساختار شبکه و…
    آیا واقعا در ضمینه تولید باطری های پرظرفیت با حجم کم هیچ راهکار صنعتی وجود ندارد ؟

دیدگاه خود را با ما اشتراک بگذارید:

ایمیل شما نزد ما محفوظ است و از آن تنها برای پاسخگویی احتمالی استفاده می‌شود و در سایت درج نخواهد شد.
نوشتن نام و ایمیل ضروری است. اما لازم نیست که کادر نشانی وب‌سایت پر شود.
لطفا تنها در مورد همین نوشته اظهار نظر بفرمایید و اگر درخواست و فرمایش دیگری دارید، از طریق فرم تماس مطرح کنید.