3 فناوری جدید برای افزایش دوام شارژ باتری

با این‌که تاکنون پیشرفت‌هایی در زمینه ساخت باتری‌هایی با ظرفیت بیشتر و نیز انواع دستگاه‌های شارژ همراه صورت گرفته، اما همچنان این دغدغه از بین نرفته است. سال‌هاست دانشمندان می‌کوشند به شیوه‌های نوین طراحی باتری دست یابند تا نه‌تنها بر میزان ظرفیت باتری‌ها بیفزایند، بلکه اندازه آن را نیز کاهش داده و حتی شیوه‌هایی جدید برای شارژ آسان‌تر پیدا کنند.

در دهه 1990 میلادی، شرکت ژاپنی سونی همراه شرکت «آشای کاسی» (Ashai Kasei) موفق به تولید انبوه باتری‌های لیتیوم‌یونی شدند. این باتری‌ها که به مراتب کارآمدتر از باتری‌های قدیمی بودند، خیلی زود سهم بزرگی از بازار را به خود اختصاص داده و در انواع تجهیزات دیجیتال نظیر تلفن‌همراه، دوربین عکاسی و انواع تبلت و لپ‌تاپ جای گرفتند.

از آن زمان تاکنون مطالعات زیادی برای بهبود عملکرد این نوع باتری‌ها انجام شده و نتیجه آن نیز به افزایش سه برابری ظرفیت آنها انجامیده است، اما این افزایش ظرفیت، به قیمت افزایش پیچیدگی‌های تولید تمام شده است. بتازگی نوع جدیدی از باتری طراحی شده که می‌تواند به ایجاد تحولی بزرگ در این حوزه بینجامد. این باتری «ساکتی 3» (sakti3) نام دارد.

1- ساکتی 3

واژه «ساکتی» در زبان سانسکریت به معنای «قدرت» است. همچنین عدد اتمی عنصر لیتیوم (تعداد پروتون‌های این عنصر) برابر با 3 است. دانشمندان در طراحی این باتری کوشیده‌اند ماده‌ای جامد را جایگزین ماده الکترولیت خمیر مانند درون باتری کنند.

در این نوع باتری جدید، دو لایه آند و کاتد موجود است و ماده جامد الکترولیت نیز در میان آن قرار دارد. بر‌خلاف شیوه‌های تولید باتری‌های لیتیوم یونی معمولی که بسیار پیچیده است، فرآیند ساخت این باتری از نظر صنعتی چندان پیچیده نیست. در فرآیند تولید ساکتی 3، لایه‌ها به‌صورت تک‌تک روی هم قرار می‌گیرند و در پایان هم شکل نهایی باتری ایجاد می‌شود.

یکی از جنبه‌های جالب این شیوه تولید این است که می‌توان این باتری را به‌صورت لایه‌لایه روی بُرد اصلی لپ‌تاپ، تبلت یا گوشی قرار داد. به این‌ترتیب نه‌تنها میزان حجم مرسوم برای قرار دادن باتری آزاد می‌شود، بلکه کارآمدی کل دستگاه به‌دلیل درهم‌آمیخته بودن بخش‌های مختلف بالا خواهد رفت. همچنین فرآیند بسته‌بندی محصول به مراتب ساده‌تر خواهد شد.

از آنجا که این باتری در مرحله تجاری‌سازی قرار دارد، هنوز جزئیات بیشتری در مورد آن منتشر نشده است. با وجود این، طبق اعلام پژوهشگران، چگالی انرژی در این شیوه برابر با 1100 وات ساعت بر لیتر است. این میزان در حقیقت 10 برابر بیشتر از باتری‌های سرب ـ اسیدی یا نیکل ـ کادمیومی و نیز 4 برابر بیشتر از باتری‌های هیبریدی نیکل ـ فلزی است. همچنین چگالی این باتری جدید بین 2 تا 3 برابر باتری‌های لیتیوم یونی معمول است که در انواع گوشی، تبلت و لپ‌تاپ استفاده می‌شود.

به‌این‌ترتیب اگر باتری گوشی با اندازه فعلی با این فناوری ساخته شود، میزان ظرفیت شارژ و در نتیجه بازه زمانی کارکرد آن، بین 2 تا 3 برابر افزایش می‌یابد. همچنین اگر بخواهیم با این فناوری یک باتری با ظرفیت باتری‌های معمولی بسازیم، اندازه آن به نصف یا یک سوم باتری معمولی گوشی کاهش می‌یابد.

2- شارژ خورشیدی

اکنون انواع مختلفی از دستگاه‌های شارژ خورشیدی تلفن همراه وجود دارد. کاربر باید یکی از این دستگاه‌ها را در برابر نور خورشید قرار دهد و کابل دستگاه را به گوشی خود متصل کند تا عملیات شارژ انجام شود، اما همراه داشتن این دستگاه شارژکننده فضایی را اشغال می‌کند و بی‌تردید دوست نداریم چنین وسیله‌ای را همیشه در جیب یا کیفمان قرار دهیم.

خوشبختانه یک شرکت دانش‌بنیان، طرحی بسیار جالب برای شارژ بدون دردسر گوشی یا تبلت با استفاده از نور خورشید دارد. در این شیوه، سلول‌های خورشیدی نه در یک وسیله مجزا، بلکه روی صفحه‌نمایش دستگاه قرار می‌گیرند و به‌این‌ترتیب، دیگر به دستگاه شارژر مجزا نیاز نخواهد بود.

کاربردهای جذاب

این نخستین بار نیست که چنین ایده‌ای برای تجهیزات الکترونیک مطرح شده است. سال‌ها پیش، یک شرکت معروف ساعت‌سازی نیز ساعت‌هایی با قابلیت شارژ خورشیدی ساخته بود، اما جذابیت این فناوری جدید در این است که شاید روزی حتی بتوان از آن برای شارژ دستگاه‌هایی به‌مراتب بزرگ‌تر مانند خودروهای برقی هم بهره گرفت.

این فناوری «ویسیپس کریستال» (Wysips’ Crystal) نام دارد. در این شیوه، یک لایه بسیار نازک (به قطر 5 تار موی انسان) بین صفحه نمایشگر ال.سی.دی و روکش لمسی گوشی یا تبلت قرار می‌گیرد. این لایه به گونه‌ای طراحی شده که فقط اگر از زاویه‌ای مشخص به آن نگاه کنیم می‌توانیم سلول‌های خورشیدی آن را ببینیم و به‌ این‌ترتیب در حالت عادی وجود این لایه هیچ مشکلی در مشاهده صفحه‌نمایش ایجاد نمی‌کند.

سلول‌های خورشیدی موجود در این لایه می‌توانند در یک روز آفتابی، از هر سانتی‌متر مربع حدود 5/2 میلی‌وات جریان الکتریسیته تولید کنند. طبق اعلام پژوهشگران با 10 دقیقه قرار دادن گوشی مجهز به این فناوری در برابر آفتاب، می‌توان انرژی مورد نیاز برای بیش از 2 دقیقه مکالمه را به دست آورد. البته این پژوهشگران اعلام کرده‌‌اند قصد دارند پیش از عرضه این فناوری به بازار در پایان امسال، این ظرفیت را 60 درصد افزایش داده و به 4 میلی‌وات در هر سانتی‌متر مربع برسانند.

به‌این‌ترتیب هر قدر اندازه صفحه دستگاه بزرگ‌تر باشد، انرژی به‌دست آمده نیز بیشتر خواهد شد. برای نمونه اگر تبلت سرفیس 3 مایکروسافت به این فناوری مجهز شود، می‌تواند به ازای هر یک دقیقه ماندن در برابر نور خورشید، یک وات انرژی به‌دست آورد. این پایان ماجرا نیست و شاید بتوان از این فناوری جذاب روی پنجره خانه‌ها و خودروها هم بهره گرفت.

سرعت باور نکردنی

یکی دیگر از کاربردهای «ویسیپس کریستال» در قابلیت انتقال داده از طریق فناوری «لای ـ فای» (Fi ـ Li) است. در این فناوری اطلاعات به جای این‌که به شکل امواج رادیویی منتقل شوند (یعنی همان شیوه معروف وای ـ فای) در قالب نور از یک نقطه به نقطه‌ای دیگر ارسال خواهد شد. دانشمندان چندی پیش توانستند 10 گیگابایت اطلاعات را ظرف یک ثانیه با استفاده از این شیوه منتقل کنند. با این‌که هنوز این فناوری به تولید انبوه نرسیده، اما بی‌تردید قابلیت شارژ خورشیدی با صفحه‌نمایش و انتقال پرسرعت اطلاعات می‌تواند لذت کار را با تجهیزات دیجیتال چند برابر کند.

3- شارژ بی‌سیم

شارژر خورشیدی در روز می‌تواند دستگاه ما را شارژ کند، اما شب چه کار باید کرد؟ فناوری «وایتریسیتی» (Witricity) در اینجا می‌تواند سودمند باشد. یک شرکت دانش‌بنیان چند سال است روی انتقال بی‌سیم انرژی فعالیت می‌کند. در این شیوه، از دو سیم‌پیچ استفاده می‌شود. سیم‌پیچ اول به جریان الکتریسته متصل است و می‌تواند جریانی را به سیم‌ پیچ دوم القا کند. به‌این‌ترتیب، سیم پیچ دوم بدون این‌که با سیم پیچ اول تماس داشته باشد به انرژی الکتریکی دست می‌یابد.

پژوهشگران این شرکت نوپای دانش‌بنیان در آزمایشی توانستند انرژی الکتریکی را به سیم پیچی که در فاصله حدود 2 متری قرار داشت ارسال و یک لامپ 60 واتی را روشن کنند. همچنین این شرکت موفق به ساخت دستگاهی شده که سیم پیچ فرستنده آن در داخل یک میز چوبی قرار می‌گیرد و می‌تواند دو گوشی آیفون قرار گرفته روی میز و داخل سیم پیچ دریافت‌کننده را شارژ کند.

به این ترتیب شاید در آینده بتوان از این فناوری در مکان‌های عمومی نظیر ادارات و مدارس بهره گرفت. در این صورت کافی است گوشی یا تبلت را داخل یک محفظه ویژه (برای نمونه یک ظرف بزرگ) قرار داد تا به‌صورت خودکار شارژ شود. همچنین این سامانه می‌تواند ابتدا با استفاده از ارتباط بلوتوثی، میزان انرژی و جریان مورد نیاز دستگاه را ارزیابی سپس آن را شارژ کند.

صالح سپهری‌فر / کلیک (ضمیمه یکشنبه روزنامه جام جم)