كيف تطيل من عمر بطارية الهاتف وتجعلها تدوم لفترة أطول ؟

 

إن المبدأ الأساسي لتشغيل بطارية الهاتف ليس وليد اليوم. في الواقع، هذا المبدأ يرجع الى تفاعل كيميائي بين معدنين فينتج عن ذلك تيار كهربائي. ويرجع الفضل في اكتشاف هذا المبدأ أو العملية لعالم إيطالي يدعى (أليساندرو فولتا) الذي قام بتجميع أول بطارية في عام 1800.

استخدمت مصطلح (تجميع) لأن البطارية كانت عبارة عن كومة من دوائر النحاس ودوائر الزنك مفصولة بسدادات قطنية مبللة بالماء المالح.

الزنك معدن يميل إلى فقد الإلكترونات، بينما النحاس معدن يميل إلى اكتساب الإلكترونات. التي تشكل الأيونات، أي الذرات التي تحمل الشحنات الكهربائية.

الماء المالح عبارة عن (إلكتروليت)، وهو سائل يمكن أن تتدفق فيه هذه الأيونات عند توصيل طرفي البطارية.

يسمح القطب السالب والقطب الموجب بواسطة سلك موصل واحد للإلكترونات بالدوران، من القطب السالب إلى القطب الموجب. وهذا ما يسمى بالتيار الكهربائي.

مشكلة بطاريات الجيل الأول هي أن هذه الظاهرة لا يمكن عكسها عندما يتأكسد كل الزنك.

اليوم، في بطاريات الهاتف الحالية، نستخدم أيونات الليثيوم، وهو معدن له إمكانية اختزال أكبر بأربع مرات من الزنك. إنه العنصر الكيميائي الذي يسهل عملية دوران الإلكترونات بشكل أكثر فعالية.

الليثيوم له ميزة أخرى تتمثل في كونه معدن خفيف للغاية، مما يتيح لنا امتلاك هواتف تزن حوالي 150 غرامًا، ومجهزة ببطاريات توفر الطاقة لمدة 24 ساعة تقريبًا.

ينتج التيار عن طريق دوران أيونات الليثيوم بين قطبين داخل عدة خلايا في البطارية. وأصبح التفاعل الكيميائي هذه المرة قابل للعكس.

أثناء استخدام البطارية، تهاجر أيونات الليثيوم إلى القطب السالب، والذي يتكون غالبًا من خليط من الليثيوم ومعادن أخرى. وعندما نقوم بتوصيل الهاتف بالكهرباء لشحنه، يرسل التيار أيونات الليثيوم مرة أخرى إلى (أنود الغرافيت) حيث يتم تخزينها.

يمثل دوران الأيونات هذا من قطب كهربائي إلى آخر ما يسمى بدورة الشحن.

يمكن للبطارية أن تتحمل عددًا محدودًا من الدورات (cycles). ومع التقنيات الحالية، أصبح يمكن شحن البطارية 2000 شحنة على الأقل، أي عمر إفتراضي يصل إلى حوالي عشر سنوات حسب استخدام الجهاز. لذلك ليس من الضروري تغيير الهاتف كل عامين.

أسباب سرعة تلف البطارية

مع توالي مرات الشحن والتفريغ، تتشكل الرواسب داخل البطارية وتصبح الأقطاب الكهربائية مشوهة. وبالتالي  تتباطأ حركة أيونات الليثيوم بين القطبين تدريجيا، وفي النهاية تتوقف تماما هذه الحركة.

في الواقع، الطريقة التي نستخدم بها الهاتف يمكن أن تسرع من تلف البطارية. هناك مرحلتان تتدهور خلالها البطارية إلى أقصى حد عندما تكون نسبة الشحن بين 0 و 20٪ وعندما تكون بين 80 و 100٪.

لذلك، فإن النصيحة الأولى لإطالة عمر البطارية هي الحرص على أن تبقى مشحونة بين 20 و 80%، وهو ما يتوافق مع منطقة التشغيل المثالية.

بمعنى آخر، لا تنتظر حتى تصبح البطارية فارغًا تمامًا لإعادة شحنها (لا يجب أن تنزل عن 20 %)، وعلى العكس من ذلك، لا تشحنها بشكل تام بل يجب قطع الشحن عنها بمجرد أن يصل الشحن فيها الى 80%.

قد تضطر لشحن الهاتف ليلا، لذلك من الصعب الاستيقاظ ليلا لفصل الهاتف عن الكهرباء. لذلك ينصح باستخدام  الشاحن الذي يأتي مع الهاتف في العلبة التي توفره الشركة المصنعة. لأن هذا الشاحن يقوم بقطع التيار تلقائيًا عندما تصبح البطارية مشحونة بنسبة 100٪.

كما قلنا، تنتج البطارية الكهرباء من خلال تفاعل كيميائي. ومثل العديد من التفاعلات الكيميائية، فإن هذا التفاعل يتأثر بدرجة الحرارة. عندما يكون الجو باردًا جدًا، تكون البطارية (في حالة سبات) إن صح التعبير. بمعنى آخر تتحرك أيونات الليثيوم ببطء أكبر بين الأقطاب الكهربائية.

لذلك، على عكس ما يشاع، لا تؤدي البرودة إلى تفريغ البطارية بشكل أسرع لأن الأيونات لم تعد تتحرك نحو المهبط (Cathode).

تؤدي البرودة أحيانًا إلى إبطاء تحرك الأيونات في البطارية لدرجة أنها تنتج تيارا غير كافي. فيعتقد الهاتف أن البطارية قد نفدت بينما هي فقط في حالة السبات. لذلك، لا حاجة لشحنها على الفور. بل يجب الانتظار حتى يسخن الهاتف قليلاً في درجة حرارة الغرفة لمعرفة ما إذا كان مقياس الشحن سيرتفع.

الحرارة تدمر البطارية

تسرع الحرارة التفاعل الكيميائي الذي يحدث في البطارية. ويمكنها أيضًا تشويه الأقطاب الكهربائية بشكل لايمكن اصلاحه. كل هذا يمنع الأيونات من الالتصاق بشكل صحيح ويقلل من سعة تخزين الطاقة.

يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى حدوث تفاعلات كيميائية قد تتسبب حتى في انفجار البطارية.

هل يمكن أن يؤدي الشحن السريع إلى إتلاف بطارية الهاتف ؟

من المحتمل أن يؤثر الشحن السريع على عمر بطارية الهاتف الذكي على المدى الطويل، ولكن إذا تم استخدامه بشكل صحيح، فلن يؤدي ذلك إلى إتلاف البطارية بشكل كبير.

عندما تستخدم ميزة الشحن السريع، فإنك تزيد من التيار المتدفق عبر البطارية، مما قد يولد الحرارة ومن المحتمل أن يؤثر ذلك على عمر البطارية. ومع ذلك، تزود معظم الشركات المصنعة للهواتف الذكية الحديثة الهاتف بآليات لحماية البطارية من ارتفاع درجة الحرارة وتنظيم التيار الكهربائي للحفاظ على عمر البطارية.

بالإضافة إلى ذلك، تم تصميم بطاريات الليثيوم أيون الحديثة لدعم الشحن السريع. كما أنها مزودة بآليات أمان تقطع تلقائيًا الشحن بمجرد امتلاء البطارية.

في النهاية، إذا كنت تستخدم شاحنًا سريعًا متوافقًا مع هاتفك ومصدره الشركة المصنعة، فلن تواجه أي مشاكل في البطارية. ولكن، إذا كنت تستخدم شواحن غير أصلية أو شواحن أقل جودة، فقد يؤدي ذلك إلى إتلاف بطارية الهاتف على المدى الطويل.

لماذا يجب أن تتفادى شحن هاتفك في السيارة ؟

أول سبب هو أن شاحن السيارة ليس بالقوة الكافية لشحن الهاتف بشكل صحيح. هذا الأخير يستهلك طاقة أكثر من إمدادات شاحن السيارة. بالإضافة إلى صعوبة الشحن، يمكن أن يتسبب ذلك في تلف بطارية هاتفك.

يوصي الخبراء أيضًا بعدم شحن الهاتف عبر ولاعة السجائر التي تستخدم 12 فولت في حين يحتاج الهاتف عادةً إلى 5 فولت. أخيرًا، إذا قمت بشحن هاتفك في السيارة، فإنه يستنزف أيضًا بطارية السيارة.

البطارية في تطور مستمر

أصبحت بطاريات (الليثيوم أيون) متاحة تجاريًا منذ عام 1991 واستمرت هذه التكنولوجيا في التحسن من خلال البحث عن مواد جديدة على مدار العشرين عامًا الماضية. كما تضاعفت قدرة البطاريات على تخزين الطاقة.

في الوقت نفسه، تزايد استهلاك الهواتف للطاقة  بنفس المقدار. إذن ما الذي يعمل عليه الباحثون والمهندسون لتحسين قدرات وعمر البطارية ؟

في الواقع، يحاول الباحثون والمهندسون تغيير المكونات عن طريق استبدال (الإلكتروليت) السائل بآخر صلب، الذي يقاوم الحرارة بشكل أفضل أو عن طريق استبدال الليثيوم بالصوديوم.

لكن، في الوقت الحالي لم يجدوا بعد الوصفة الصحيحة التي ستجعل البطارية تستمر لفترة أطول خلال النهار.

ويحاول المهندسون أيضا دمج الألواح الشمسية في شاشات الهواتف أو مولدات طاقة صغيرة قادرة على تحويل حركات الهاتف إلى كهرباء.