بالتفصيل: لماذا لاتزال بطاريات الهواتف الذكية سيئة؟

يعدُ عالم الهواتف الذكية بأمور كثيرة، من استخدام الإنترنت للكاميرات الفائقة والصور والموسيقى والخرائط. هذا العالم قادر بالفعل على ذلك، لكن فترة محدودة وهي عمر البطارية. الأمر الذي يعني مواجهة مشاكل بعد فترة وجيزة نسبياً خلال اليوم، وينتهي بنا الأمر محدقين في آخر 3% من الهاتف إلى أن نتأمل شاشة فارغة كانت حية نشطة قبل ساعات قليلة فقط. 

تعدّ شاشة العرض في الهواتف الذكية عاملاً كبيراً في استنزاف البطّاريّة، لذلك كان تخفيض الإضاءة ووقت إطفاء إنارة الشّاشة ( الوقت الذي ينتظر فيه الهاتف مستخدمه ليقوم بالتفاعل معه قبل إطفاء الشّاشة) قادراً على إحداث فرقٍ واضح. 

تغلّب أحد الطّلاب على صناعة التكنولوجيا باختراع شاحن يستغرق 20 ثانية فقط لشحن البطّاريّة. 

يمكن لإطفاء وظائف محددة مثل تحديد الموقع أو البلوتوث أو لشّبكة اللّاسلكيّة أن ينفع أيضاً .ليس هذا إجباريّاً كما يبدو. ففي الـ آي فون على سبيل المثال، يمكنك أن تعطّل خدمات الموقع في التطبيقات واحداً تلو الآخر. من ناحية برمجيّة، يمكن لحذف تطبيقات لاتستخدمها المساعدة على وقف استنزاف بطّاريّتك. 

هناك أيضاً عدد من الأدوات التي تتيح لك أن تطيل عمر بطّاريّتك مثل جويس دفندر وهو عبارة عن تطبيق أندرويد مثاليّ ينظّم استهلاك البطّاريّة
أوتوماتيكيّاً . 

يمكن لكلّ هذه الإجراءات أن تقوم بتحسينات صغيرة لكنَّ أياً منها لا يستطيع توفير التّغيير الضروري الذي نحتاجه. ربما سنصل إلى مرحلة نتساءل لم عمر البطّارية لا يزال قصيراً، وماذا يمكنك أن نفعل لنحلّ هذه المشكلة. 

كثرة الميّزات 

تبدو مشكلة البطّاريّة بلا حلّ على مرّ السّنين.... 

يدعي الآي فون، على سبيل المثال أن البطّاريّة تكفي لـ 8 ساعات من التحدث وفي الآي فون 5، الشيء نفسه. قلل استخدام الانترنت هذه المدّة من 8 إلى ست ساعات، وانخفض وقت الانتظار المفترض أيضاً من 250 ساعة كما ادّعت آي فون إلى 225 ساعة. 

على الرّغم من ذلك، هناك العديد من الأسباب الجيّدة تدفعنا للتغاضي عن هذه المشكلة، فقد حصلنا على الكثير من الميّزات مقابل ما دفعناه من مال. 

حصل الآي فون الحديث على دعم شبكات الجيل الثالث، شاشة أفضل بكثير انتقلت من دقّة( 480*320 إلى 640 * 1136)، ميّزة تحديد الموقع، كاميرا iSight ممتازة بدقّة 8 ميغا بكسل بدلاً من كميرا 2 ميغابكسل. 

فضلاً عن ذلك، هناك إمكانيّة لتشغيل العديد من التطبيقات في الخلفيّة، يمكن لكلّ منها ان تزيد استهلاكك للبطّاريّة بشكل دائم. يعدّ تمكّن آخر أجهزة آي فون من تشغيل كلّ هذه التطبيقات والميّزات الإضافيّة بالإضافة لإطالة عمر البطّاريّة بشيء بسيط نجاحاً باهراً، وليس فشلاً. تساعدك تطبيقات معينة على قياس مستوى البطّاريّة في آي فون لتحديد أي التطبيقات تستهلك بطاريّتك. 

وطبعاً، لا يعني هذا أنّ الحلّ المتوافر جيّد بشكل كاف. فمع العلم أنه لا يزال العديد من الأجهزة ينازع حتّى الآن لإكمال يوم كامل دون الحاجة للشّحن مرّة جديدة، من الواضح أننا بحاجة لما هو أفضل بكثير. هناك بضع تقنيات واعدة يتمّ العمل على تطويرها الآن من الممكن لها أن تضعنا على الطّريق الصحيح. 

تمديد عمر بطاريّة ليثيوم ـ آيون Lithium-Ion 

بطاريات ليثيوم ـ آيون المتوافرة حاليّاً جيّدة و آمنة (بمعظمها) ، لكنّها تملك حدودها أيضاً.يجب على قطب الغرافيت  الموجود في البطارية أن يكون كبيراً نسبياً ليخزّن ما يكفي من الطاقة، لذلك يجري البحث عن مادّة بديلة أقلّ حجماً. 

يمكن لأقطاب السيليكون على سبيل المثال أن تزيد من سعة البطارية حتى عشرة أضعاف. لكنّ المشكلة الأكبر تكمن في امتصاص طبقة رقيقة من السيليكون لعدد كبير من الأيونات بحيث أنها تتضخّم فعليّاً أثناء الشحن، وتتقلّص أثناء التّفريغ، مما يشكّل إجهادات تؤدي إلى إتلاف البطارية.



وجدت الأبحاث الأخيرة التي أجريت في جامعة ميريلاند أنّ وضع حبيبات صغيرة من السيليكون تشكّل مايشبه البالونات الصغيرة على أنابيب كربونيّة دقيقة سمح لها أن تتضخم دون أن تتكسّر .أخبرنا YuHuang Wang البروفسور في جامعة ميريلاند :"أظن أن اكتشافنا هام جداً.بنية حبيبات السلكون على أنبوب الكربون الدقيق تمثل خرقاً جديداً في مجال الأبحاث"، يمكن لهذه الحبيبات أن تكون التطور المقبل في مجال طاقة البطاريات. 

لا يزال هناك الكثير لنقوم به -يجب على الكاثود (المصعد) والكهروليت أن يكونا قادرين على تحمّل هذه الشّحنة الزائدة- لكن إذا كان وانغ على حقّ فمن الممكن أن يساعد هذا في زيادة كمية الطاقة المتوفرة، كما البطاريات التي بإمكانها أن تجتاز 5 أضعاف عدد دورات الشحن والتفريغ التي تجتازها اليوم. 

يعمل آخرون على مشاريع بطاريات ليثيوم-كبريت، ليثيوم-ماء البحر،وحتى ليثيوم- هواء، ولكلّ منها حسناتها المحتملة.يمكن لتقنية بولي بلص التي تعتمد على ماء البحر أن تعطي زمن شحن أربع أضعاف الذي تعطيه بطاريات الليثيوم ـ آيون،على سبيل المثال، بينما تقترح الأبحاث على مصعد الهواء بطاريات اي بي ام المتضمّنة  أن هذه البطاريات لن تتجاوز بطاريات الليثيوم ـ آيون في أدائها فحسب وإنما ستكون خفيفة الوزن بحيث تستطيع أن تؤمن طاقة كافية للسيارات الكهربائية تجعلها تقطع مسافات قريبة من التي تقطعها السيارات العاملة على البنزين. 

الجيل القادم 

بينما يظن البعض أن تعديل بطاريات الليثيوم ـ آيون هو البداية الصحيحة في حل المشكلة، يعمل البعض الآخر على بعض الأفكار الأكثر ثوريّة. 

لعلّ أكثر الأبحاث الواعدة في مجال البطاريات مبنية حول الغرافين graphene . طبقة واحدة من الكربون، من الممكن لهذه المادّة أن تسهم في زيادة أداء التقنيات المتوافرة، أن تعيد الشّحن في عدّة دقائق، حتّى أنها تتمتع بمرونة مثاليّة للأجهزة سريعة العطب. 

هل هذا خيال علميّ؟ لا .جمعت حكومة المملكة المتّحدة مبلغ 21.5 مليون جنيه استرليني لتطوير تطبيقات تجارية لهذه المادة، وتعمل شركات مثل فوربيك حالياً على إنتاج بطاريات غرافين. .



قول لويس أن أحد أهم الفوائد هي تخفيض الوزن حالياً. "نتمنى طبعاً أن تتغلب هذه البطاريات على بطاريات الليثيوم آيون العادية، لكن لم يتحقق هذا حتى الآن." 

تتخطى فكرة جديدة الحدود قليلاً، لتفكر بتكنولوجيا البطاريات على مستوى أقل.البطاريات المصغرة الجديدة التي تم تطويرها في جامعة إلينوي تحتوي على قطبين صغيريّ الحجم، مما يوفر وقتا أسرع بـ 1000 مرة لإعادة الشّحن ،ويقلص حجم البطّاريات الحالية حتّى ثلاثين بالمئة أقل من حجمها الحالي. 

يقول James Pikul، الناشر الأول للبحث "إنها تكنولوجيا جديدة فعّالة، وليست تحسّناً طفيفاً على التقنيات السّابقة; بل تكسر النّماذج الحاليّة لمصادر الطاقة.مما يسمح لنا بالقيام بأمور جديدة و مختلفة." 

رفع مستوى الطّاقة 

يحمل مستقبل البطاريات الكثير من الوعود، لكنّ مستخدمي الهواتف الذكية يحتاجون مزيداً من الطاقة وبشكل فوريّ .أسرع الطريق لفعل ذلك على مايبدو هو إيجاد طرق جديدة أقلّ إزعاجاً لإعادة الشحن.ولم نحصل على حل ملائم أكثر من Wysips Crystal ، أوّل تقنية للشّحن قد ترغب في استخدامها فعلا.



يستعمل هذا النّظام للشحن شريحة فائقة الرقّة يمكن أن تلصق على شاشة جهازك.حيث أنها شفافة بنسبة 90 بالمئة، لذلك لن تشعر بوجودها حتّى، ولكنّه لا يزال غير كافٍ لتوليد شحنة كافية من أي مصدر ضوء. 

يمكن لنظام ويسبيس كرسيتال أن ان يقدّم الطاقة الشمية المتجددة للهواتف. 

ماذايمكن أن نتوقع؟ أخبرتنا الشّركة :"يولّد النظام حالياً 2.5 ميلي واط/سم مربع تحت ضوء الشمس المباشر، والذي يعادل دقيقتين إلى أربع دقائق تكلّم لكلّ عشر دقائق من التعرّض للشمس." 

وهذا مفيد فقط في الحالات الطارئة، لكن يوجد غير ذلك الكثير.تهدف الشركة لمضاعفة أداء هذا النظام بحلول أواخر 2014; بات هذا قريباً، وبسعر يمكن للجميع أن يشتريه.تشرح الشركة:"يضيف نظام ويسبيس كريستال دولارين و نصف إلى قيمة تصنيع الهاتف النقّال، وسيطلق أول هاتف نقّال مزود بهذه التكنولوجيا في أوئل 2014." 

أما في المناطق التي لايمكننا الحصول فيها على الكثير من أشعة الشمس، هناك تكنولوجيا أخرى منتظرة ستأتي قريباً: تقنية الشحن اللاسلكي.تتوافر هذه التقنية حالياً على سبيل المثال في الولايات المتحدة(في ساحة ماديسون هناك 600 نقطة شحن لاسلكيّة). ويمكن للفكرة أن تنتشر بالطبع، حيث تسعى ستاربكس لتقديم هذه التكنولوجيا قريباً، وقد بدأت أفرع ماكدونالدز بتقديم عروض عن الموضوع حالياً. 

يتطور عالم البطاريات ببطئ شديد و لكنه يتطور أخيراً و سنشهد هذه التطورات الحقيقة قريباً في العام القادم