باتری سیلیکون-کربن: فناوری‌‌ای که به اضطراب ناشی از اتمام شارژ پایان می‌دهد
خانه »
نوآوری در باتری اغلب در کانون توجه قرار نمی‌گیرد، اما شاید سزاوار آن باشد. چراکه باتری یکی از معدود عواملی‌ست که تجربه روزمره کاربران را به‌طور ملموس تحت تأثیر قرار می‌دهد. در سال‌های اخیر، پردازنده‌های گوشی‌های هوشمند سریع‌تر شده‌اند، نمایشگرها روان‌تر کار می‌کنند و دوربین‌ها به کیفیتی نزدیک به دوربین‌های DSLR رسیده‌اند. اما عمر باتری؟ تا همین اواخر، تقریباً بدون تغییر باقی مانده بود. اکنون، یک تحول آرام در شیمی باتری در حال وقوع بوده که نام آن سیلیکون-کربن (Si/C) است.
محدودیت‌های باتری‌های لیتیوم-یون
باتری‌های لیتیوم-یون برای دهه‌ها پایه اصلی تلفن‌های هوشمند، لپ‌تاپ‌ها و خودروهای برقی بوده‌اند. این فناوری بر پایه آند گرافیتی بنا شده، ماده‌ای ایمن و پایدار که تنها ایراد اساسی آن این بوده که به سقف ظرفیت خود رسیده است. گرافیت توانایی نگهداری یون‌های لیتیوم را دارد، اما ظرفیت تئوریک آن (372mAh/g) یک مرز سخت محسوب می‌شود. در چند سال اخیر، تنها پیشرفت‌های جزیی مشاهده شده، چیزی در حدود ۳ تا ۵ درصد در هر نسل. این میزان پیشرفت کافی نیست، مخصوصاً زمانی‌که کاربران انتظار دستگاه‌هایی باریک‌تر با عمر باتری طولانی‌تر دارند.
ورود سیلیکون-کربن به میدان
سیلیکون قواعد بازی را تغییر می‌دهد. این ماده قابلیت جذب لیتیوم را تا ۱۰ برابر بیشتر از گرافیت دارد، به‌گونه‌ای که ظرفیت نظری آن به 4200mAh/g می‌رسد. اما ایراد بزرگی نیز وجود دارد و آن اینکه سیلیکون هنگام شارژ تا حدود ۳۰۰ تا ۴۰۰ درصد منبسط می‌شود. این موضوع منجر به ترک‌خوردن الکترودها، آسیب ساختاری داخلی و کاهش عمر باتری ظرف چند ماه می‌شود. هیچ‌کس مایل به داشتن گوشی‌ای متورم پس از شش ماه استفاده نیست.
در اینجاست که ترکیب سیلیکون-کربن وارد عمل می‌شود، راهکاری ترکیبی که مقدار کمی نانوسیلیکون را در بستری از کربن رسانا جای می‌دهد. چارچوب کربنی وظیفه ایجاد پایداری و ساختار را دارد، درحالی‌که سیلیکون به افزایش ظرفیت کمک می‌کند. در بیشتر آندهای Si/C، تنها ۵ تا ۱۵ درصد سیلیکون به‌کار می‌رود که همین میزان باعث رشد چگالی انرژی در حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد می‌شود، بدون آن‌که تورم مخرب رخ دهد.
سازوکار عملکرد
در باتری‌های سنتی لیتیوم-یون، یون‌های لیتیوم در جریان شارژ و دشارژ میان آند و کاتد جابه‌جا می‌شوند. در باتری‌های سیلیکون-کربن (Si/C) نیز همین روند جریان دارد، اما ساختار بهبود یافته‌ی آند امکان ذخیره‌سازی یون‌های بیشتر را در همان حجم فراهم می‌سازد. به‌عنوان مثال، یک باتری 5000mAh اکنون می‌تواند تا ۵۵۰۰ یا حتی 6000mAh انرژی تحویل دهد، بدون آن‌که ابعاد فیزیکی آن تغییر کند.
از طرفی نیز می‌توان با کوچک‌تر کردن باتری، دستگاه را باریک‌تر ساخت، بدون آن‌که از عمر باتری کاسته شود. ماجرا فقط به اندازه مربوط نمی‌شود. باتری‌های سیلیکون-کربن سریع‌تر شارژ می‌شوند، در دمای پایین عملکرد بهتری دارند و در ولتاژهای پایین، توان قابل استفاده بیشتری را حفظ می‌کنند. در یکی از آزمایش‌های برند آنر، باتری Si/C در ولتاژ ۳.5V حدود ۲۴۰ درصد ظرفیت باقی‌مانده بیشتری نسبت به نمونه لیتیوم-یون استاندارد ارائه کرد. این موضوع به زمان نمایش بیشتر صفحه‌نمایش در انتهای چرخه شارژ منجر می‌شود.
دلیل ظهور این فناوری در زمان کنونی
شرکت Honor نخستین بار در سال ۲۰۲۳ یک باتری Si/C را در گوشی هوشمند خود معرفی کرد. پس از آن، برندهایی مانند Xiaomi، OnePlus، Vivo، Oppo و حتی مدل‌های اقتصادی Huawei نیز به‌کارگیری این فناوری را آغاز کردند. سپس نوبت به گوشی‌های تاشو رسید که بیشترین بهره را بردند. محصولاتی مانند Honor Magic V2 و Vivo X Fold 3 Pro توانستند عمر باتری یک‌روزه را در بدنه‌هایی با ضخامت کمتر از ۱۰ میلی‌متر ارائه دهند، چیزی که تا چند سال پیش دست‌نیافتنی به‌نظر می‌رسید.
تا سال ۲۰۲۵، گوشی‌های پرچم‌دار رایج نظیر OnePlus 13 و Xiaomi 15 Ultra به باتری‌های 6000mAh از نوع سیلیکون-کربن مجهز شدند، بدون آن‌که افزایش ضخامت داشته باشند. شرکت Huawei با عرضه گوشی‌ای ۱۷۰ دلاری که باتری بزرگ 6620mAh در خود جای داده بود، بازار را غافلگیر کرد، در حالی‌که سری Power شرکت Honor توانست باتری 8000mAh را در بدنه‌ای با ضخامت کمتر از ۸ میلی‌متر جای دهد.
این روند با شتاب ادامه پیدا کرده است. گوشی Mix Flip 2 از برند Xiaomi با باتری 5165mAh عرضه شد، Honor Magic V5 مجهز به باتری 6100mAh شده و Vivo X Fold 5 نیز باتری 6000mAh را در خود جای داده، درحالی‌که رکورد جدیدی در کاهش ضخامت دستگاه‌های تاشو ثبت شده است. با کمک فناوری سیلیکون-کربن، معادله قدیمی میان باریکی و دوام باتری اکنون بازنویسی شده است.
چرا اپل و سامسونگ هنوز وارد این عرصه نشده‌اند؟
اپل و سامسونگ اولویت را به پایداری بلندمدت می‌دهند، درحالی‌که سلول‌های اولیه Si/C اندکی سریع‌تر از نمونه‌های لیتیوم-یون سنتی دچار افت عملکرد می‌شوند. همچنین مسائل لجستیکی وجود دارد و باتری‌های تک‌سلولی بزرگ‌تر از 20Wh جابه‌جایی جهانی دشواری دارند. اغلب گوشی‌های مجهز به باتری Si/C در حال حاضر ابتدا در چین عرضه می‌شوند یا از طراحی دو سلولی برای دور زدن محدودیت‌های قانونی استفاده می‌کنند.
با این حال، این وضعیت در حال تغییر است. گزارش‌ها حاکی از آن است که سامسونگ فناوری را برای سری Galaxy S26 مورد آزمایش قرار داده، و اپل نیز به‌احتمال زیاد منتظر دستیابی این باتری‌ها به معیار نگهداری ۸۰ درصد ظرفیت پس از ۵۰۰ چرخه شارژ است. به‌محض تحقق این شرط، انتظار می‌رود اپل آن را با عنوان یک نوآوری بزرگ معرفی کند.
مسیر پیش‌رو
فناوری سیلیکون-کربن پایان راه نیست. باتری‌های حالت‌جامد و سدیم-یون در حال توسعه‌اند، اما هنوز برای استفاده تجاری آماده نیستند. در حال حاضر، Si/C ترکیبی ایده‌آل از نوآوری و کارایی محسوب می‌شود. این فناوری بدون ایجاد تغییر بنیادین در اصول باتری‌های لیتیوم-یون، کارایی آن‌ها را به‌طرز چشم‌گیری ارتقا می‌دهد. در عصری که دستگاه‌های تاشو، گوشی‌های فوق‌باریک و ویژگی‌های مبتنی بر هوش مصنوعی مصرف انرژی را افزایش داده‌اند، این فناوری در زمان مناسبی به میدان آمده است.
برای کاربران، این یعنی گوشی‌هایی باریک‌تر، عمر باتری بیشتر و اضطراب کمتر از نزدیک‌شدن به سطح ۱۰ درصد شارژ تا هنگام شام. این فناوری جادو نیست، بلکه شیمی پیشرفته بوده و اکنون در حال دگرگون کردن تعریف گوشی‌های هوشمند است.
