باتریهای سیلیکون-کربن، فناوری نوینی که وعده افزایش چشمگیر ظرفیت باتریها را میدهد، اخیراً توجه بسیاری از علاقهمندان تکنولوژی را به خود جلب کردهاند. اما با وجود برتریهای فنی قابل توجه، هنوز شاهد حضور گسترده این باتریها در تلفنهای همراهی چون سامسونگ گلکسی، گوگل پیکسل و آیفون نیستیم. در این مطلب، با نگاهی تخصصی به ویژگیها، مقایسهها، مزایا و موانع پیشروی این فناوری نوظهور میپردازیم و ریشه عقبماندگی این تکنولوژی در بازار را بررسی خواهیم کرد.
برتری اصلی باتریهای سیلیکون-کربن: چگالی انرژی بالا
یکی از مهمترین مزایای باتریهای سیلیکون-کربن نسبت به باتریهای لیتیوم-یون سنتی، چگالی بالای انرژی آنهاست. این بدان معناست که این نوع باتریها میتوانند در همان حجم، انرژی بسیار بیشتری ذخیره کنند؛ امری که به تولید گوشیهای هوشمند باریکتر با ظرفیت باتری بالاتر منجر خواهد شد. بهعنوان مثال، گوشیهای تاشوی جدید مانند سری Magic V از آنر و Oppo Find N5 با وجود برخورداری از ضخامت بسیار کم، باتریهای حجیمتری از پرچمداران سنتی نظیر گلکسی S25 Ultra دارند. این مزیت امکانساز طراحی نوآورانهتر و تجربه کاربری بهتر را فراهم میکند.
سؤالی که ذهن همه را درگیر کرده: چرا این باتریها همهگیر نشدند؟
با توجه به ظرفیت بیشتر و ابعاد مشابه باتریهای سیلیکون-کربن با نمونههای معمول، سؤال اینجاست که چرا این فناوری به استاندارد بازار تبدیل نشده و هر گوشی با باتری بزرگتر روانه بازار نمیشود؟ پاسخ به این معما در دو عامل کلیدی نهفته است.
۱. موانع قانونی و مقررات حملونقل
یکی از اصلیترین موانع فراگیری باتریهای سیلیکون-کربن، محدودیتهای قانونی مربوط به حمل و نقل باتریهاست. بر اساس قوانین ایالات متحده، هر دستگاهی که سلول باتری آن بیش از ۲۰ واتساعت ظرفیت داشته باشد، در گروه کالاهای خطرناک قرار میگیرد و مشمول محدودیتهای جدی حملونقل میشود. این در حالی است که باتریهای گوشیهایی مانند گلکسی S25 Ultra با ظرفیت ۵۰۰۰ میلیآمپر ساعت، به ۱۹.۴ واتساعت میرسد و باتری پیکسل ۹ پرو با ۵۰۶۰ میلیآمپر ساعت، حتی به ۱۹.۶۸ واتساعت نزدیکتر است.
نکته جالب توجه اینجاست که بانکهای تغذیه (پاوربانکهای) بالای ۱۰,۰۰۰ میلیآمپرساعت بسیار رایج هستند. این موضوع به خاطر تفاوت قانونی بین مجموع ظرفیت دستگاه و ظرفیت هر سلول باتری است؛ بدین صورت که مادامیکه ظرفیت هر سلول زیر ۲۰ واتساعت باشد و مجموع ظرفیت دستگاه کمتر از ۱۰۰ واتساعت باشد، دستگاه جزو استثنای سلولها و باتریهای کوچک قرار میگیرد و مشمول محدودیت نمیشود. نمونه بارز آن، وانپلاس ۱۳ با باتری ۶۰۰۰ میلیآمپرساعت است که از دو سلول جدا تشکیل شده و در نتیجه از قانون مشکلساز عبور میکند.
همین موضوع باعث میشود شرکتها برای عرضه گوشیهایی با باتری پرظرفیت در بازارهای بزرگ مانند آمریکا دچار تردید شوند، چراکه پیروی از قوانین حملونقل هزینه و دردسرهای زیادی را به همراه دارد.
۲. چالشهای عمر مفید و انبساط باتری
شاید از منظر فنی، موضوعی مهمتر از قوانین هم وجود داشته باشد: مسئله انبساط باتری و طول عمر آنها. مهندسان حوزه باتری اشاره میکنند که باتریهای سیلیکون-کربن با وجود توانایی برای ذخیره انرژی بیشتر، در مقایسه با باتریهای رایج، سریعتر فرسوده میشوند و در طی ۲ تا ۳ سال ابتدایی ظرفیت قابل توجهی را از دست میدهند.
یکی از دلایل اصلی این کاهش عمر، پدیده انبساط در آند سیلیکونی است. مطالعات انجامشده در دانشگاه گاچون کره جنوبی نشان میدهد که آند سیلیکونی خالص هنگام شارژ ممکن است تا ۴۰۰ درصد متورم شود که در فضای محدود داخلی گوشیهای هوشمند، مشکلی جدی محسوب میشود. اگرچه ترکیب سیلیکون با کربن تا حدی این مشکل را مهار میکند، اما به صورت کامل آن را از بین نمیبرد و بر اساس تحقیقات مختلف، همچنان شاهد رشد حجمی سهبرابری نسبت به باتریهای معمول هستیم.
این مسئله باعث میشود استفاده گسترده و فراگیر از باتریهای سیلیکون-کربن تا زمان رفع این ایراد بزرگ به تعویق بیفتد.
راهکارها و نمونههای اجرا شده توسط تولیدکنندگان پیشرو
با وجود چالشها و محدودیتها، برخی برندها راهکارهای خلاقانهای برای بهرهمندی از این فناوری اتخاذ کردهاند. رقابت بر سر اعداد و ارقام و تبلیغات پررنگ درباره باتری بزرگ، برخی شرکتها را ترغیب کرده تا از این نوع باتری بهره بگیرند؛ اما برخی تولیدکنندگان محتاطتر، از نرمافزار برای محدودکردن ظرفیت واقعی شارژ استفاده میکنند تا هم ایمنی را حفظ کنند و هم عمر مفید باتری کاهش نیابد.
نمونه بارز این رویکرد را میتوان در Nothing Phone (3) دید. این دستگاه در بازار جهانی با مشخصات باتری ۵۱۵۰ میلیآمپرساعت عرضه میشود، اما در هند با ظرفیت ۵۵۰۰ میلیآمپرساعت معرفی شده است. نکته جالب اینجاست که هیچ تفاوت فیزیکی بین باتری نسخه هند و نسخه جهانی وجود ندارد؛ بلکه شرکت Nothing صرفاً به خاطر محدودیتهای قانونی و مهار مشکلات احتمالی، ظرفیت اعلامشده را کمتر در نظر گرفته و در واقع بخشی از ظرفیت واقعی باتری را برای توسعه نرمافزاری یا پیشگیری از برچسب «کالای خطرناک» در بازارهای خاص، قفل کرده است.
البته شرکت وانپلاس نیز پیشتر در برخی مدلهای Nord از این ترفند نرمافزاری بهره برده و در مدلهایی مانند وانپلاس ۱۳ از طراحی دو سلولی برای عبور از محدودیتها استفاده کرده است.
مقایسه مزایا و معایب باتریهای سیلیکون-کربن نسبت به باتریهای لیتیوم-یون
باتریهای سیلیکون-کربن در قیاس با مدلهای لیتیوم-یون مزایایی همچون چگالی انرژی بالاتر، امکان تولید گوشیهای باریکتر و افزایش ظرفیت باتری بدون تغییر ابعاد را ارائه میدهند. این ویژگیها میتواند به تجربه کاربری بهتر، کاهش نیاز به شارژ مکرر و افزایش انعطاف طراحی منجر شود. با این حال، چالشهایی چون نرخ بالاتر فرسودگی، انبساط حجمی و مسائل قانونی هنوز مانع رشد انفجاری این تکنولوژی در بازار جهانی تلفن همراه هستند.
آینده و اهمیت بازار باتریهای سیلیکون-کربن
با توجه به رشد فناوری و نیاز روزافزون کاربران به دستگاههایی با باتری توانمندتر و ماندگارتر، بهنظر میرسد توسعه و تکامل باتریهای سیلیکون-کربن تنها زمان میخواهد. قطعاً کمپانیهای فناوری و فعالان صنعت باتری در حال کار بر روی راهحلهای ماندگار و رفع مشکلات فعلی هستند؛ به همین دلیل میتوان انتظار داشت که طی یکی دو سال آینده، شاهد استفاده گستردهتر از این فناوری باشیم.
در همین بازه زمانی، مدلهایی چون Nothing Phone (3) میتوانند الگویی مناسب باشند؛ چراکه با اعمال محدودیت نرمافزاری و حفظ مقداری از ظرفیت باتری، دستگاهی با باتری قدرتمند اما با عمر مفید بیشتر ارائه میکنند. این رویکرد علاوه بر تطابق با قوانین، خیال کاربران را نیز از بابت دوام گوشی راحتتر میکند.
جمعبندی: آیا باتریهای سیلیکون-کربن به زودی همهگیر میشوند؟
باتریهای سیلیکون-کربن با وجود مزایای قابل توجه در بحث چگالی انرژی و ظرفیت بالا، فعلاً به علت چالشهای قانونی و فنی راه دشواری برای فراگیری کامل در پیش دارند. اما با ادامه روند پژوهش و نوآوری شرکتها، احتمالاً بهزودی این فناوری به بخشی جداییناپذیر از گوشیهای هوشمند آینده بدل خواهد شد. تا آن زمان، برندهایی که در طراحی و کنترل نرمافزاری پیشرو هستند، میتوانند تجربیات مثبت و آموزندهای برای بازار رقم بزنند.
این تحول در صنعت باتری، نقطه عطفی در توسعه فناوری موبایل محسوب میشود و چشمها به آینده، برای ورود انبوه باتریهای سیلیکون-کربن به پرچمداران دنیای دیجیتال دوخته شده است.