بطاريات الحالة الصلبة: الابتكار التقني القادم في عالم الهواتف المحمولة؟

شهدت الهواتف المحمولة تطوراً تقنياً ملحوظاً في السنوات الأخيرة، حيث تم تحسين أداء المعالجات بشكل كبير، مما أدى إلى تسريع عملياتها وتحسين كفاءتها بشكل ملحوظ. كما شهدت عدسات الكاميرا تطوراً كبيراً، مما ساهم في تحسين جودة التصوير وتوفير تقنيات تقاط الصور المتطورة.

وعلى الرغم من هذا التقدم الكبير في تقنيات الهواتف المحمولة، إلا أن هناك جانباً لا يزال متماثلاً بين الأجيال المختلفة من الهواتف، وهو قضية البطاريات. فعلى الرغم من التطورات الهائلة في باقي المكونات، إلا أن بطاريات الهواتف لم تحظَ بالتحديثات اللازمة لمواكبة هذا التقدم.

تعتمد بطاريات الهواتف الذكية في الوقت الحالي على تكنولوجيا أيونات الليثيوم، والتي تتميز بالمواد الكيميائية السائلة الموجودة بداخلها. يسمح هذا التصميم لأيونات الليثيوم بالتحرك بين أقطاب البطارية لتوليد الطاقة ونقلها بين القطبين.

رغم استخدام بطاريات أيونات الليثيوم في الهواتف المحمولة وغيرها من الأجهزة، فإن التطورات في هذا المجال لم تتماشى بسرعة مع التقدم في باقي التقنيات. وتعود جذور تلك التقنية إلى عام 1970 عندما نجح العالم الكيميائي جون جوديناف في تطوير النماذج الأولية لبطاريات الليثيوم وجعلها مستقرة للاستخدام التجاري. وقد نال جوديناف جائزة نوبل في الكيمياء عام 2019 لهذا الإنجاز.

وعلى الرغم من ذلك، لم يتم استخدام بطاريات الليثيوم تجارياً حتى عام 1991، عندما نجحت شركة “سوني” اليابانية بالتعاون مع شركة “يوشينو” في تطوير النماذج الأولية وإتاحتها للاستخدام العام.

رغم التحسينات التي طرأت على بطاريات الليثيوم، لا تزال هناك تحديات تواجه قطاعات مختلفة، خاصة في مجال السيارات الكهربائية التي تتطلب بطاريات توفر طاقة كافية لمسافات طويلة.

للتغلب على هذه التحديات، ابتكر المصنعون حلولاً مبتكرة، مثل استخدام البطاريات الخارجية وتقنيات الشحن السريع واللاسلكي، لتحسين تجربة استخدام المستخدمين وتعزيز أداء الأجهزة التقنية. ومع ذلك، يجب أن يبقى الوعي بأهمية استخدام البطاريات بشكل صحيح لتجنب حوادث الانفجار والتلف.

ظهور بطاريات الحالة الصلبة

تمتاز الآونة الأخيرة بتسليط الضوء على مفهوم بطاريات الحالة الصلبة، حيث قامت شركة “تويوتا” بالإعلان عن تعاقدها مع شركة تطوير هذه البطاريات، ونويتها تطبيقها في جميع سياراتها الكهربائية القادمة. كما قامت “بي إم دبليو” بالاستحواذ على شركة “سولد باور”، التي تختص في هذه التقنية، مع توجيهها لإطلاق 800 ألف سيارة معتمدة على هذه البطاريات بحلول عام 2028، وأعلنت “سامسونج” نيتها استخدام هذه التقنية في منتجاتها الهاتفية والمستقبلية.

على الرغم من التأثير الملحوظ لهذا المفهوم في الوقت الحالي، إلا أن تقنية بطاريات الحالة الصلبة ليست جديدة، بل كانت معروفة منذ القرن التاسع عشر على يد مايكل فاراداي، الذي قدمها للمرة الأولى بصورتها الأولية.

تعتمد بطاريات الحالة الصلبة على نفس الفكرة العلمية لبطاريات الليثيوم، حيث تحتوي على أقطاب مختلفة الشحنة مفصولة بمادة موصلة تسهل نقل الشحنة بينهما. الاختلاف الرئيسي يتمثل في حالة المادة الفاصلة بين الأقطاب، حيث تعتمد بطاريات الحالة الصلبة على الليثيوم في حالته الصلبة بدلاً من السائل، مما يسمح بتحمل كثافة أعلى للشحنة الكهربائية.

تحوّل البطاريات إلى الحالة الصلبة يقلل من المخاطر المرتبطة ببطاريات الليثيوم السائلة، حيث تبقى أيونات الليثيوم الصلبة ثابتة في جميع الظروف، وتقل الخطورة المتعلقة بالانفجارات والاحتراقات، مما يقلل من الحاجة إلى أنظمة تبريد معقدة وحماية إضافية للبطاريات.

بفضل الانتقال إلى الحالة الصلبة، تمتاز البطاريات بقدرتها على تخزين الشحنة الكهربائية لفترة أطول وتحمل شحنات أعلى، مما يسمح بإنتاج بطاريات أكبر السعة دون زيادة حجمها.

تقدم الانتقال إلى بطاريات الحالة الصلبة فوائد ملموسة لمختلف الصناعات التي تعتمد على البطاريات، مثل الهواتف المحمولة، حيث يمكن للشركات إضافة مزايا جديدة دون الحاجة إلى القلق بشأن عمر البطارية، بالإضافة إلى تصميم أجهزة أصغر وأخف وزناً. فيما يعني ذلك في قطاع السيارات توفير مدى أطول ومخاطر أقل، وفتح الباب أمام سيارات كهربائية أكثر فعالية وقوة.

على الرغم من الاهتمام المتزايد بهذه التقنية، فإن تكلفتها العالية يعتبر عائقاً رئيسياً أمام تبنيها بشكل واسع، وربما يحتاج الأمر إلى المزيد من التطورات والبحوث لتحقيق الاستدامة والتوفيق بين الأداء والتكلفة.