6 أشياء يجب معرفتها حول بطارية الهواتف الذكية

 

سوق الهواتف الذكية تدور حول سؤال واحد ألا وهو:

كيف بإمكان المستخدم الوصول إلى جميع التطبيقات والخدمات التي يوفرها الهاتف الذكي طيلة اليوم؟

جميع الشركات المنتجة للهواتف الذكية غير قادرة على الجواب على هذا السؤال بدقة الذي يعتبر المعضلة الأساسية، ومن المعلوم أن القطع الإلكترونية التي تؤمن سرعة معالجة أكبر وأداء إظهاري أعلى تتبع لقانون مور في السرعة.

عمر البطارية هو أهم المشاكل التي يعاني منها مستخدمو الهواتف الذكية.

يعاني مصممو الأجهزة المحمولة مشكلة التوازن بين الأداء وعمر البطارية وهذا يفسر لماذا صمم الحاسب اللوحي الجديد من “أبل” ألا وهو “أيباد الجديد” بسماكة ووزن أكبر من سابقه حيث على البطارية التي زود بها تشغيل شاشته عالية الدقة إلى جانب شبكات الجيل الرابع LTE التي بحاجة إلى طاقة كهربائية أكبر.

قيود بطاريات Li-ion تقطع شوطاً طويلاً في شرح لماذا الشركات المنتجة للهواتف الذكية تنفق الملايين لانتاج تصاميم عديدة في سوق يتجه لحجب السرعة من أجل إطالة عمر البطارية.

1- حقيبة البطارية:

بطاريات Li-ion موضوعة في حقيبة بحذر شديد وذلك بالنسبة للصفائح الموجبة والسالبة التي يجب أن تكون مفصولة عن بعضها البعض يتخللها الكترولايت, وعلى الرغم من أن بطاريات الحواسب اللوحية مؤلفة من عدة خلايا فإن بطاريات الهواتف الذكية مؤلفة من خلية واحدة تتصل نهاياتها إلى لوحة كهربائية تحقق الحماية المطلوبة ضد قصر الدارة.

2- تأثير زيادة عدد الترانزستورات:

كثافة الطاقة في خلية Li-ion تحدد كم من الوقت الذي يمكن أن تبقى في حالة عمل في حجم معين أو وزن معين, ومن المعلوم أن تقنية Li-ion متوفرة منذ عام 1991 لكن منذ ذلك الحين حتى الآن فإن عدد الترانزستورات في المعالج تضاعف آلاف المرات بينما طاقة بطاريات Li-ion تضاعفت ثلاث مرات فقط، حيث كلما كانت القطع الالكترونية تتمتع بكثافة أكبر من ناحية عدد الترانزستورات أعطت أداء أفضل لكنها بحاجة إلى طاقة أكبر.

لسوء الحظ فإن مصنعي البطاريات غير قادرين حتى الآن زيادة كثافة الطاقة وهذا يفسر شيوع البطاريات الخارجية في كل من الحواسب اللوحية والهواتف الذكية.

3- محاور الخلية الثلاثة X,Y,Z:

كثافة الطاقة تتأثر بسماكة ونسبة الطول Y إلى العرض X في الخلية حيث كلما كانت أقل كانت كثافة الطاقة أقل.

4- ضرورة أن تبقى البطارية باردة:

يجب ألا تكون درجة حرارة البطارية مرتفعة ومن المعلوم أن كيمياء البطارية يعتمد على الالكترولايت الذي يتفاعل مع المزيج المتبقي لتوليد أسيد الهيدروفلوريك.

وبشكل مشابه لجميع التفاعلات الكيميائية فإن سرعة هذه العملية تتضاعف مرتين كلما ارتفعت درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية والنتيجة هي عمر أقصر للطبارية هذا إلى جانب أن خلايا Li-ion تولد حرارة خلال عملية الشحن والتفريغ.

5-  تصميم الهاتف الذكي:

كلما كان حجم شاشة الهاتف الذكي وسماكته أكبر كلما كان هناك استهلاك أكبر للبطارية لذا من الضروري عند تصميم أي هاتف ذكي أخذ هذا الأمر بعين الاعتبار.

6-  تحسين كيمياء خلايا Li-ion:

يمكن أن يحدث التحسين في كيمياء Li-ion زيادة في كثافة الطاقة وذلك لإعطاء مصممي الهواتف الذكية خيارات أكثر في المستقبل حيث تعدنا الأبحاث الجديدة إيجاد حلول جديدة تستخدم مواد فعالة أكثر وكمثال على ذلك استخدام الكترولايت Li-imide الذي لا يولد أسيد الهيدروفلوريك إلى جانب استخدام خلايا أقل سماكة.

أخيراً لانتوقع تغيراً دراماتيكياً في تصميم الهواتف الذكية مالم يتم التغيير في تصميم البطارية أولاً والحلول التي ذكرناها سابقاً لن تأتي قبل عامين من الآن.