تعرف على كل ما يخص بطارية هاتفك و ما يمكنك توقعه في المستقبل

سنتحدث في هذا الموضوع عن بطاريات الهواتف الذكية في بضع
نقاط قد تثير تساؤل بعض المستخدمين و سنتحدث أيضًا عن الأبحاث
الجارية في مجال تطوير بطاريات الهواتف الذكية.

أولًا :: يوجد أنواع مختلفة من البطاريات فأي نوع تحمله الهواتف الذكية؟

الإجابة هي بطاريات أيونات الليثيوم أو بوليمرات الليثيوم Li-Ion or Li-Po
و هما النوعان السائدان في معظم الهواتف الذكية الحالية و تتميز هاتين البطاريتين
بميزة معروفة عن غيرها و لكنها قد تفاجئ بعض المستخدمين لأن هذه التقنية
بالذات هي ما تجعل من بطاريات الهواتف الذكية قابلة لإعادة الشحن.

ثانيًا :: كيف تعمل هذه البطاريات؟

تحتوي البطارية على قطبين بينهما مادة موصلة و في تقنية الليثيوم
يكون الأنود أو القطب الموجب هو مادة الجرافيت (الكربون) و تكون المادة
الموصلة هي أملاح الليثيوم و تعمل البطارية عن طريق إطلاق أيونات الليثيوم
Li+ من الأنود للكاثود فاقدة إلكتروناتها التي تعمل على تشغيل الهاتف و يتم
عكس هذه العملية أثناء الشحن و لذلك تعتمد قدرة البطارية على مساحة سطح
الأنود الذي بالطبع يحدد كمية الإلكترونات التي يمكن ان يستوعبها السطح و تعتمد
أيضًا على عدد الأيونات التي تتحرك بين القطبين و كذلك على كمية الإلكترونات
الناتجة عن هذه الحركة فزيادة كل من هذه العوامل يزيد من كفاءة البطارية.

ثالثًا :: ما هي مشكلة بطارية الليثيوم؟

1- أنها تقل كفائتها مع مرور الوقت و ذلك بسبب الحرارة الناتجة
عن الشحن أو الناتجة عن إستخدام الهاتف و لذلك ينصح بعد إستعمال
الهاتف أثناء الشحن و كذلك باستخدام شاحن ذو فرق جهد صغير نسبيًا
لشحن الهاتف أثناء الليل لتجنب إرتفاع درجة حرارته و التي من شأنها إحداث تغييرات كيميائية
في البطارية تمنعها من تخزين أيونات الليثيوم على سطح الأنود
أي تمنعها من إتمام عملية الشحن.
2- المشكلة الثانية هي كون هذه البطاريات خطيرة حيث أن ثقبها أو قطعها
أو إساءة إستخدامها قد يعرضها للإشتعال و قد تتسبب في إحداث إنفجار.

رابعًا :: ما هي التطويرات التي يمكن أن نتوقعها مستقبلًا في مجال
بطاريات الهواتف الحديثة؟

1- إنتاج بطاريات غير قابلة للإشتعال :: حيث أعلنت جامعة كارولينا
الشمالية عن إكتشافها لبديل للمذيبات العضوية القابلة للاشتعال
و هذا البديل هو مادة perfluoropolyether (PFPE).
و تتميز هذه المادة بسلامتها فهي غير قابلة للاشتعال بالإضافة
لقدرتها على إذابة أملاح الليثيوم بشكل أفضل من المذيبات العضوية
التقليدية و لذلك يجري العلماء أبحاث مطورة عليها و من المتوقع
توافرها في الهواتف قريبًا.

2- خاصية الشحن السريع :: تمكن فريق من الباحثين من إنتاج
بطارية بتقنية أيونات الليثيوم لها القدرة على الشحن حتى 70%
من سعتها الفعلية في دقيقتين فقط! .. و يمكنها أيضًا تحمل 10000
عملية شحن و تفريغ .. و تستخدم هذه التقنية مادة الـ Titanium Dioxide
التي تتوافر غالبًا في مستحضرات التجميل و كريمات الـ Sunblock
و تتميز هذه المادة كأنود بقدرتها على امتصاص المزيد من أيونات الليثيوم
و بشكل أسرع بكثير من البطاريات التقليدية .. و بالطبع تعمل بعض الشركات مثل
شركة Qualcomm على تقنيات مشابهة مثل Quickcharge و هي تقنية تستخدم
شرائح إتصال من نوع خاص تعمل على زيادة قدرة الشحن بدون إحداث ضرر للدائرة
الداخلية و توجد هذه التقنية في هواتف مثل Nexus 6 و Note 4 و One M8.

3- إستخدام الليثيوم الصلب كأنود.

مؤخرًا ، نشر فريق من باحثي جامعة ستانفورد مقالة علمية تشير إلى أن إستخدام
طبقة رفيعة من كريات الكربون متناهية الصغر في البطارية قد يمكننا من إستخدام
الليثيوم الصلب كأنود بدلًا من الجرافيت و الجدير بالذكر أن الليثيوم الصلب له 10
أضعاف سعة الجرافيت و يتحمل عدد مرات شحن و تفريغ أكثر بكثير (150 مقابل 100).
و تمتاز هذه التقنية أيضًا بأنها تلغي إحدى مشاكل بطاريات الليثيوم و هي
خطورتها و قابليتها للإشتعال و لكن ما زالت الأبحاث جارية على هذه التقنية من
أجل جعلها مناسبة للهواتف الذكية و ستحقق طفرة في عالم البطاريات عند وصولها
لسوق المستخدم.

4- بطاريات الليثيوم القابلة للثني.

بطاريات الليثيوم الحالية غير قابلة للثني على الإطلاق و أقرب ما توصلت له
التكنولوجيا الحديثة يتلخص فيما أنجزته شركة LG في شاشاتها من نوع OLED
أو في إحدى هواتفها الذكية و هو هاتف LG G Flex و لكن ما زالت الأبحاث قائمة
في هذا المجال.
قامت شركة تيوانية مؤخرًا في هذا العام بالإعلان عن و بداية تصنيع بطارياتها
الجديدة من نوع Lithium Ceramic Polymer و القابلة للثني! .. و تتميز هذه البطارية
على بطاريات الليثيوم الأخرى بكونها رفيعة جدآ و يمكن إدماجها في بعض المنتجات
مثل الساعات الذكية كمأ أنها آمنة للغاية فهي لا تتعرض للاشتعال عند ثقبها
أو قطعها عن طريق الخطأ و لكن عيبها الوحيد هو أنها تقنية حديثة فبالطبع تكاليف
إنتاجها عالية جدآ و لا تصلح لأن تتوافر في أسواق الهواتف الذكية الآن.

5- بعض التقنيات الحديثة البديلة لبطاريات الليثيوم.

• – بطارية Lithium Sulfer و Lithium Air
• 
• 
  و تتميز هاتين التقنيتين بأنهما تتضمنان إنتقال إلكترونين -و ليس
  إلكترونًا واحدًا- في عملية تفاعل أيونات الليثيوم مع أيونات الكبريت في
  حالة Li-S أو مع أكسجين الهواء الجوي في حالة Li-Air.
  و بالطبع يعمل ذلك على زيادة كفاءة الشحن و قدرة البطارية.
• – بطاريات أيونات المغنيسيوم.
  و هي إستبدال كامل لبطارية الليثيوم و ذلك لان أيون المغنيسيوم
  يحمل ضعف شحنة أيون الليثيوم و قد أوضحت دراسات فريق أبحاث تيواني
  أن كفاءة بطارية المغنسيوم تعادل من 8-12 مرة كفاءة بطارية الليثيوم
  التقليدية فإن بطارية الليثيوم التي يتم شحنها في 3 ساعات يمكن
  إستبدالها ببطارية مغنيسيوم بنفس السعة على أن يتم شحنها في
  36 دقيقة فقط.
• – بطاريات الهالوجين.
• تعتمد هذه التقنية على نفس فكرة التقنيات السابقة و لكن الإختلاف
  يكمن في طبيعة الأيونات فبالطبع أيونات هذه العناصر سالبة الشحنة
  على عكس أيونات الليثيوم و المغنسيوم الموجة الشحنة و لذلك
  يتم عكس خطوات عمليتي الشحن و التفريغ هنا و يعتمد بشكل
  أكبر على أيونات الكلور بدلًا من الفلور و ذلك لأن الفلور نشط كميائيًا
  لدرجة كبيرة كما أنه أعلى العناصر في السالبية الكهربية مما يعني
  انه يمكن أن يستخرج إلكترونًا من أي شيء حوله تقريبًا. و تتميز
  أيونات الكلور و الفلور بصغر حجمها عن باقي العناصر مما يمكن الأنود
  من تخزين كمية كبيرة من الأيونات مما يعني زيادة سعة البطارية.
• إستخدام الـ supercapacitor.
• 
• يتميز الـ capacitor عن البطارية في استخدامه في كونه يشحن و يفرغ
  شحنته الكهربائية بسرعة فائقة مما يعني أنه لا يمكن إستخدامه في
  أي من الهواتف الذكية و لكنه يستخدم في أجهزة مثلا فلاش الكاميرا على
  سبيل المثال .. يعمل بعض العلماء على تطوير ما يسمى بالـ SuperCapacitor
  الذي من شانه أن يتوافق مع طبيعة عمل الهواتف الذكية.

خامسًا :: كيف يمكنك أن تحافظ على عمر بطاريتك التي تعمل بتقنية الليثيوم؟

1- بطاريات الليثيوم لا تحتاج لما يعرف بالـ Conditioning فلا تحتاج لأن تشحن
هاتفك لمدة 24 ساعة في أول مرة.
2- إبقاء الهاتف متصلًا بالشاحن بعد وصول البطارية لـ 100 % لن يسبب
شحنًا زائدًا و هو أمر غير مرغوب فيه.
3- لا تكثر من استخدام تقنية الشحن السريع لان الحرارة العالية
ليست شيئًا جيدًا بالنسبة للبطارية.
4- تجنب شحن الهاتف في حرارة أقل من الصفر و الذي من شأنه أن يمنع
إمكانية إعادة شحن البطارية.
5- تجنب تفريغ الهاتف لـ 0% فذلك يقلل من عمر البطارية.
6- قم بتخزين بطاريات الليثيوم مشحونة عند 40 – 50 % لتزيد من عمر
البطارية.