افزایش دوام و عملکرد باتری گوشی هوشمند با اختراع جدید هوآوی

مدتی طولانی است که فناوری لیتیوم-یون به عنوان فناوری غالب و لیتیوم به عنوان ماده اصلی تولید باتری گوشی‌های هوشمند شناخته می‌شود و به نظر می‌رسد تولیدکنندگان به دنبال روش‌های پیشرفته‌تر برای تولید باتری‌های کارآمدتر هستند. با این وجود و به دلیل برخی چالش‌ها، تولیدکنندگان هنوز هم نسبت به استفاده از «گرافن» (Graphene) برای تولید باتری گوشی‌های هوشمند، رفتار محتاطانه‌ای از خود نشان می‌دهند.

خبرهای منتشرشده نشان می‌دهد هواوی تمرکز خود را روی این مسئله قرار داده و به تازگی «پتنت» جدیدی را در اداره مالکیت حق اختراع چین به ثبت رسانده است. قبل از اینکه بخواهیم جزئیات بیشتری را پیرامون «پتنت» ثبت شده توسط هواوی مطرح کنیم، بد نیست اطلاعاتی پیرامون «گرافن» و تاثیر آن در عملکرد باتری را ارائه دهیم.

یک باتری لیتیوم یونی به صورت متوسط برای شارژ شدن نیازمند 90 دقیقه زمان بوده که با در نظر گرفتن سرعت و قدرت شارژر، این زمان کم و زیاد خواهد شد. از سوی دیگر، یک باتری با سلول «گرافن» عملکرد بسیار سریع‌تری دارد و می‌توان گفت که شارژ کامل یک باتری 3 هزار میلی‌آمپر ساعتی با شارژر 60 وات، فقط 20 دقیقه زمان نیاز دارد.

جالب است بدانید که باتری‌های گرافن، گرمای بسیار کمتری تولید می‌کنند که این مسئله می‌تواند در افزایش ضریب ایمنی باتری گوشی‌های هوشمند، موثر باشد.

بر اساس اطلاعات منتشرشده، این فناوری از پلی وینیل الکل، پلی اتیلن گلیکول، پلی استایرن، نشاسته، آلژینات سدیم به عنوان اتصال‌دهنده و از گرافن هم به عنوان ماده رسانا استفاده می‌کند. توجه داشته باشید که مقدار گرافن، 0.1 الی 10 درصد جرم کل ماده تولید شده بوده و این در حالی‌ست که ضخامت ذرات گرافن معادل 5 الی 50 نانومتر و سایز آن‌ها هم 50 الی 5 هزار نانومتر است.

این پتنت استفاده از دو چسب مختلف را نشان می‌دهد که چسب دوم از موادی همانند پلی آکریلیک اسید و پلی آمید استفاده می‌کند. لازم به ذکر است که چسب اول و دوم از طریق پیوندهای شیمیایی ترکیب می‌شوند. 

در تصویر می‌توانید موارد زیر را مشاهده کنید که چگونه کنار هم قرار خواهند گرفت:

• ذرات سیلیکون
• گرافن
• چسب

ذرات سیلیکون درون ساختار توخالی قرار دارند و حتی در صورت انبساط هم عملکرد خود را از دست نخواهند داد. همچنین به منظور افزایش چگالی انرژی باتری‌های لیتیوم، مواد آند گرافیتی با سیلیکون جایگزین می‌شوند. با این حال، سیلیکون در طول چرخه منبسط می‌شود که همین مسئله موجب کاهش سریع عمر باتری خواهد شد. برای حل این مشکل، پتنت هوآوی از نوع جدیدی چسب رسانا برای برقراری اتصال ذرات سیلیکون و در نهایت، ترکیب چسب‌ها و ماده رسانا استفاده می‌کند. 

هنگامی که ذرات سیلیکون با لیتیوم منبسط می‌شوند، زنجیره پلیمری چسب کشیده شده و هنگامی که ذرات سیلیکون، لیتیزه و کوچک‌تر شوند، زنجیره پلیمری چسب به گونه‌ای که همواره گرافن و سیلیکون درون قرار داشته باشند، منقبض می‌شوند.

پس از گذراندن 50 چرخه شارژ توسط باتری تولیدی منطبق با پتنت جدید هواوی، میزان نگه‌داری ظرفیت باتری معادل 90 درصد و راندمان تخلیه هم 97 الی 98 درصد خواهد بود. همچنین بیان شده که چسب هم به عنوان یک نگه‌دارنده و هم به عنوان یک ماده رسانا عمل خواهد کرد که همین مسئله می‌تواند افزایش عملکرد مواد فعال لیتیوم در الکترودهای مثبت و منفی را به دنبال داشته باشد؛ این مسئله می‌تواند چگالی انرژی سلولی را افزایش دهد. در حالت کلی می‌توان گفت هواوی قصد ندارد فناوری تولید باتری را به طور کامل به سمت گرافن تغییر دهد، اما قصد دارد از 10 درصد آن استفاده کند. با توجه به این که فقط هوآوی از مقدار محدودی گرافن استفاده می‌کند، می‌توان هدف اصلی ثبت این پتنت را افزایش چرخه حیات و برخی از عملکردهای آن در باتری لیتیوم-یون دانست که می‌تواند نتایج مثبتی را در عملکرد باتری رقم بزند.

2121