نوشته بلاگ

عمر باتری طولانی سرانجام از راه خواهد رسید

یکی از محصولات معرفی‌شده در CES 2022 که ادعای عمر باتری را وارد مرحله‌ی جدیدی کرد، هدفون جدید هایپرایکس (HyperX) بود که با هر بار شارژ تا ۳۰۰ ساعت کار می‌کند. ظاهراً عمر باتری طولانی سرانجام در محصولات الکترونیکی مصرفی آینده ارائه خواهد شد.

ظاهراً هدست گیمینگ بی‌سیم هایپرایکس موسوم به Cloud Alpha Wireless می‌تواند با هر بار شارژ حداکثر ۳۰۰ ساعت دوام بیاورد. این محصول بهار سال جاری روانه‌ی بازار خواهد شد. در مقام مقایسه، باید اشاره کنیم مدل قبلی این هدفون، یعنی Cloud II Wireless، با هر بار شارژ نهایتاً ۳۰ ساعت کار می‌کرد.

به‌گزارش وب‌سایت Wired، بهبود ۱۰ برابری عمر باتری آن‌هم در دوره‌ی زمانی کوتاه، عملاً در لوازم الکترونیکی مصرفی بی‌سابقه است. هایپرایکس از به‌اشتراک‌گذاشتن جزئیات دقیق درباره‌ی چگونگی انجام این جهش خودداری و فقط اشاره کرد از ترکیب فناوری باتری و تراشه‌ و بهره‌گرفتن از فناوری «محفظه‌ی دوگانه» و درایورهای خود به‌ چنین رکوردی دست یافته است. این شرکت از باتری ۱۵۰۰ میلی‌آمپرساعتی جدیدی در هدست Cloud Alpha Wireless استفاده کرده است.

ناگفته نماند هایپرایکس، تنها شرکتی نبود که در CES سال جاری به رکورد جدیدی در عمر باتری محصولاتش دست یافته است؛ چراکه انتظار می‌رود هدفون‌های بی‌سیم جدید شرکت تکنیکس (Technics) با هر بار شارژ حداکثر ۵۰ ساعت کار کند. AMD نیز اعلام کرد که تراشه‌های Ryzen جدیدش امکان ارائه‌ی عمر باتری ۲۴ ساعته را در لپ‌تاپ‌ها فراهم خواهد کرد. حتی برخی سازندگان خودروهای برقی، از‌جمله مرسدس بنز وعده داده‌اند که نمونه‌ی اولیه‌ی خودرو Visoin EQXX با هر بار شارژ حداکثر ۶۰۰ مایل (حدود ۹۶۵ کیلومتر) مسافت را طی خواهد کرد.

ازآنجاکه محصولات معرفی‌شده در CES 2022 هنوز دردسترس نیست، به‌سختی می‌توان گفت که آیا این ادعاها با تبلیغات شرکت‌های سازنده مطابقت دارد یا خیر. کارشناسان می‌گویند عمر باتری در لوازم الکترونیکی مصرفی ازطریق ترکیبی از پردازنده‌های بهینه و حالت‌های کم‌مصرف و فناوری‌های پیشرفته مثل آند سیلیکون بهبود خواهد یافت. البته این بدان‌معنا نیست که عمر باتری همه‌ی محصولات الزاماً ۱۰ برابر خواهد شد.

باتری‌های لیتیوم‌یونی معمولی ازنظر چگالی انرژی محدودیت دارند و معمولاً هر سال با درصدهای تک‌رقمی بهبود می‌یابند و رفع این محدودیت‌ها نیز خود معایبی به‌همراه خواهد داشت. ونکات سرینیواسان، مدیر مرکز مشترک Argonne گفت:

باتری‌ها کمی بهتر خواهند شد؛ اما با بهبود چگالی باتری‌ها، چرخه‌ی عمر آن‌ها کاهش خواهد یافت. اگر به شرکت‌های بزرگ تولیدکننده‌ی لوازم الکترونیکی مصرفی مراجعه کنید، این شرکت‌ها معیاری در نظر دارند که می‌خواهند به آن دست یابند. ازجمله‌ی این معیارها می‌توان به ۵۰۰ چرخه‌ی شارژ باتری در طول دو یا سه‌ سال اشاره کرد؛ اما امکان دارد برخی از شرکت‌های کوچک‌تر اعلام کنند که عمر باتری محصولاتشان طولانی‌تر است؛ زیرا فکر می‌کنند که محصولات آن‌ها احتمالاً حداکثر دو سال دوام نخواهد آورد.

سرینیواسان امیدوار است که فناوری آند سیلیکون مثل بسیاری دیگر از فناوری‌های روز باعث بهبود درخورتوجه در عمر باتری شود. سرینیواسان به شرکت Enovix اشاره می‌کند که معماری سلولی برای باتری‌های سیلیکون آند ایجاد کرده است و همین اقدام آن را از سایر شرکت‌های بازار متمایز می‌کند.

باتری‌های لیتیوم‌یونی مبتنی‌بر گرافیک باتری‌های قابل‌شارژی هستند که در آن‌ها یون‌های لیتیوم وجود دارد و جریان حرکت در آن‌ها از الکترود منفی (آند) به الکترود مثبت (کاتد) است. یکی از اجزای اصلی این نوع باتری‌ها گرافیت است که رسانایی بسیار زیادی دارد.

در باتری‌های آند سیلیکون، نانوذرات سیلیکون جایگزین برخی یا همه‌ی گرافیت موجود در آند می‌شوند. این سیلیکون در تئوری می‌تواند لیتیوم بیشتری را درمقایسه‌با گرافیت جذب کند که درنتیجه به افزایش چگالی خواهد انجامید. البته این نوع باتری‌ها مستعد متورم‌شدن و حتی شکستن هستند.

سیلانانو (Sila Nano) یکی از شرکت‌هایی است که قصد دارد باتری‌های لیتیوم‌یونی را تا ۵۰ درصد بهبود دهد. این شرکت ادعا می‌کند فناوری اختصاصی‌اش شامل ذره‌ای کامپوزیتی است که تقریباً نیمی از آن سیلیکون است و در طول زمان می‌تواند چگالی باتری را بین ۲۰ تا ۴۰ درصد بهبود دهد. شایان‌ ذکر است درحال‌حاضر بی‌ام‌و و دایلمر نیز روی باتری‌های خودروهای الکتریکی و باتری‌های محصولات الکترونیکی مصرفی کار می‌کنند.

شرکت Whoop که در زمینه‌ی ساخت مچ‌بند و ردیاب‌ فعالیت می‌کند، سپتامبر ۲۰۲۱ نسخه‌ی جدیدی از ردیاب‌های خود را معرفی کرد که تا حدودی از فناوری سیلانانو پشتیبانی می‌کند. گفته می‌شود مچ‌بند جدید این شرکت مثل ردیاب قبلی‌اش از عمر باتری پنج‌روزه بهره می‌برد و درعین‌حال، باتری کوچک‌تری هم دارد.

عرضه‌ی Whoop 4.0 نیز به‌نوبه‌ی خود درخورتوجه بود؛ زیرا این اولین‌بار بود که فناوری سیلانانو در محصولی مصرفی عرضه شد؛ اما شکایت‌هایی از مشتریان این شرکت در ردیت منتشر شده است که نشان می‌داد باتری این دستگاه به‌خوبی شارژ نمی‌شود.

الکس جیکوبز، سخنگوی Whoop، گفت که فناوری سیلا در باتری داخلی دستگاه Whoop 4.0 قرار دارد و نه‌ بسته‌ی باتری که‌ جداگانه شارژ و به دستگاه متصل می‌شود. وی همچنین توضیح داد:

از بازخورد برخی مشتریانمان که مشکلاتی در شارژ‌کردن بسته‌ی باتری Whoop 4.0 تجربه کرده‌اند، آگاه هستیم و همه‌ی تلاشمان را خواهیم کرد تا مطمئن شویم که این مشکل رفع شده است.

ناگفته نماند شرکت Whoop اکنون به‌روزرسانی سخت‌افزاری برای حل مشکلات مطرح‌شده عرضه کرده است. Enovix نیز روی راهکار مبتنی‌بر سیلیکون کار می‌کند؛ اما رویکردش کمی متفاوت است. این شرکت در حال ساخت چیزی است که آن را «معماری باتری سیلیکونی سه‌بعدی» می‌نامد و شامل چینش الکترودها به‌جای سیم‌پیچ‌شدن آن‌ها در سلول باتری است. این رویکرد برای طراحی باتری از روش‌های ساخت تراشه‌ها الهام گرفته است و به‌گفته‌ی شرکت سازنده‌ی‌ آن، با این راهکار می‌توان از فضای داخلی محصولات بهینه‌تر استفاده کرد.

هارولد راست، بنیان‌گذار و مدیر اجرایی Enovix، برای پذیرش گسترده‌ی فناوری جدید شرکت متبوعش حداقل به چهار مشکل اشاره می‌کند که مختص باتری‌های آند سیلیکون است. یکی از این مشکلات متورم‌شدن دراثر سیلیکون است و دیگر به ساخت آن مربوط می‌شود.

ژن بردیچفسکی، بنیان‌گذار سیلانانو، نیز در گفت‌وگو با وب‌سایت Wired به‌ سختیِ فرایند تولید نانوذرات سیلیکونی اشاره کرده است. مشکل دیگر بهره‌وری انرژی است که در باتری‌های لیتیوم‌یونی از ماده‌ای به ماده‌ی دیگر متفاوت است و راست دراین‌باره اشاره کرده که آند سیلیکون چرخه‌ی عمر ضعیفی دارد و این یعنی پس از صد چرخه شارژ، ظرفیت باتری شما احتمالاً تا ۲۰ درصد کاهش خواهد یافت.

بااین‌حال، راست به قابلیت آند سیلیکون خوش‌بین است. وی درباره‌ی این فناوری گفت:

کاملاً اطمینان داریم آنچه درباره‌ی عملکرد باتری‌های خود اعلام کرده‌ایم، براساس آزمایش‌ها بوده است و این باتری‌ها واقعاً چنین عملکردی ارائه خواهند داد. همچنین، انتظار داریم امسال معرفی محصولاتی را شاهد باشیم که قابلیت‌های این باتری‌ها را نشان خواهد داد.

Wired از هایپرایکس، سازنده‌ی هدفونی با عمر باتری ۳۰۰ ساعته، سؤال کرده است که «آیا این شرکت از فناوری آند سیلیکون در محصولات آینده‌ی خود استفاده خواهد کرد یا خیر؟.» سخن‌گوی هایپرایکس در پاسخ به این پرسش گفت:

ما به آن سطح از جزئیات طراحی دسترسی نداریم… هدفون جدید این شرکت اولین هدست گیمینگ بازار است که عمر باتری ۳۰۰ ساعته ارائه می‌دهد.

وی درادامه افزود هایپرایکس از طرح‌های اختصاصی در محصولات بعدی‌اش بهره خواهد گرفت. شاید هایپرایکس درحال‌حاضر عمر باتری اضافه را به روش‌های قدیمی بهبود دهد که ازجمله‌ی این روش‌ها عبارت‌اند از: استفاده از باتری‌های بزرگ‌تر و بهره‌گرفتن از پردازنده‌های بسیار کم‌مصرف و استفاده از روش‌های خاص برای کاهش مصرف انرژی در مواقعی که هدفون استفاده نمی‌شود.

سرینیواسان نیز در بخش دیگری از توضیحاتش درباره‌ی عمر باتری دستگاه‌های الکترونیکی گفت:

به تراشه‌ی M1 اپل فکر می‌کنیم که مشخصاتش مختص شرکت اهل کوپرتینو است؛ اما ایده این است که شرکت‌ها بار روی باتری‌ها را به حداقل کاهش می‌دهند و این موضوع به بهبود عمر باتری کمک خواهد کرد.