پاوربانک‌های Semi-Solid؛ فناوری باتری نیمه جامد چیست؟

در ماه‌های اخیر، برندهای شناخته شده ای مانند Belkin، BMX، Kuxiu و Zens یکی پس از دیگری از پاوربانک‌های مجهز به باتری نیمه جامد یا Semi-Solid-State رونمایی کرده اند. این فناوری وعده می دهد پاوربانک‌های نازک تر، سبک تر، ایمن‌تر و پرظرفیت‌تر از مدل‌های لیتیوم یونی معمولی بسازد.

در این مقاله بررسی می‌کنیم باتری نیمه جامد دقیقا چیست، چه تفاوتی با باتری لیتیوم یونی معمولی و باتری تمام جامد دارد، و آیا ارزش خرید دارد یا هنوز زود است.

باتری نیمه جامد (Semi-Solid-State) چیست؟

باتری‌های لیتیوم یونی معمولی از یک الکترولیت مایع برای انتقال یون‌های لیتیوم بین آند و کاتد استفاده می‌کنند. در طرف مقابل، باتری‌های تمام جامد (All-Solid-State) کاملا الکترولیت مایع را حذف کرده و از یک ماده جامد استفاده می‌کنند که پتانسیل ایمنی و چگالی انرژی بالاتری دارد، اما هنوز با چالش‌های تولید صنعتی و هزینه بالا دست و پنجه نرم می‌کند.

باتری نیمه جامد در میانه این دو فناوری قرار می‌گیرد. الکترولیت آن نه کاملا مایع است و نه کاملا جامد؛ بلکه از یک ژل یا الکترولیت پلیمری استفاده می‌کند که گاهی مقدار کمی مایع هم به آن اضافه می‌شود تا رسانایی بهتری داشته باشد. طبق تعریف پژوهشگران دانشگاه گیسن آلمان، باتری نیمه‌جامد را می‌توان یک فناوری میانه بین باتری‌های دارای الکترولیت مایع و باتری‌های تمام‌جامد دانست که هدف آن نزدیک‌شدن به برخی مزایای باتری‌های جامد با هزینه و پیچیدگی کمتر است.

چرا فناوری Semi-Solid برای پاوربانک اهمیت دارد؟

پاوربانک ها میدان آزمایشی ایده آلی برای فناوری‌های جدید باتری هستند؛ چون تولیدکنندگان می‌توانند این فناوری را در محصولی ساده‌تر از گوشی و لپ‌تاپ محک بزنند و اصلاح کنند. به همین دلیل بود که شرکت هایی مانند BMX با سری SolidSafe و به تازگی بلکین با سری UltraCharge Pro، این فناوری را وارد پاوربانک‌های خود کرده اند.

شرکت بلکین معتقد است محصولات جدیدش به لطف یک لایه ژل مانند در کنار الکترولیت مایع، تا سه برابر بیشتر از مدل‌های معمولی لیتیوم یونی دوام می‌آورند. به گفته این شرکت، فناوری اختصاصی بلکین با نام BoostSolid Cell، خطرات داغ شدن بیش از حد، بادکردن باتری و آتش سوزی را به طور چشمگیری کاهش می‌دهد. مدل بزرگ‌تر این سری، UltraCharge Pro 10K، با قیمت ۸۹.۹۹ دلار و ظرفیت ۱۰ هزار میلی آمپرساعت عرضه شده و توان خروجی تک پورت آن در پورت تایپ سی به ۶۰ وات می‌رسد.

مزایای باتری نیمه جامد نسبت به لیتیوم یونی معمولی

• چگالی انرژی بالاتر؛ در برخی سلول‌ها حدود ۲۵۰ تا ۴۰۰ وات ساعت بر کیلوگرم در مقابل ۱۵۰ تا ۳۰۰ در باتری معمولی، یعنی انرژی بیشتر در وزن و حجم کمتر
• ایمنی به مراتب بهتر و مقاومت بیشتر در برابر داغ شدن بیش از حد و آتش سوزی، به دلیل کاهش حجم الکترولیت مایع قابل اشتعال
• طول عمر بیشتر با چرخه شارژ تا حدود ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰ بار پیش از افت ظرفیت به ۸۰ درصد، در مقابل ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ بار در بسیاری از باتری‌های لیتیوم یونی معمولی
• پشتیبانی از شارژ سریع‌تر و نرخ‌های شارژ بالا در برخی طراحی‌ها
• امکان ساخت پاوربانک‌های نازک‌تر و سبک‌تر بدون کاهش ظرفیت

پاوربانک ۱۰ هزار یا ۲۰ هزار میلی آمپر؛ کدام برای شما مناسب‌تر است؟

آیا باتری نیمه جامد کاملا بی خطر است؟

خیر، هرچند ایمنی این فناوری به طور محسوسی بهتر از لیتیوم یونی معمولی است، اما ریسک را به طور کامل از بین نمی‌برد. طبق مقاله علمی منتشرشده در نشریه National Science Review، حتی باتری‌های کاملا جامد نیز همچنان می‌توانند در معرض خطر فرار حرارتی (Thermal Runaway) قرار بگیرند. پژوهشگران این حوزه تاکید می‌کنند مقدار دقیق الکترولیت مایع باقی مانده در ساختار باتری، یکی از عوامل مهم تعیین‌کننده سطح واقعی ایمنی آن است؛ هرچه این مقدار کمتر باشد (کمتر از ۵ درصد وزنی)، به هدف نهایی «تقریبا جامد» و ایمنی بالاتر نزدیک‌تر می‌شویم.

محصولات پاوربانک نیمه جامد موجود در بازار

در حال حاضر چند برند شناخته شده محصولات خود را با این فناوری عرضه کرده اند:

• BMX با سری SolidSafe؛ در ظرفیت‌های ۵ هزار و ۱۰ هزار میلی‌آمپرساعت و همراه با شارژ وایرلس مغناطیسی Qi2؛ مدل فوق‌باریک SolidSafe Air 5K این سری نیز ضخامت ۶.۸ میلی‌متری دارد.
• Belkin با سری UltraCharge Pro؛ با ادعای سه برابر دوام بیشتر و نمایشگر روی بدنه برای نمایش شارژ، توان خروجی و دمای داخلی باتری
• Momax با مدل 1-Power S.Pass و Statik با State Power Bank؛ از دیگر پیشگامان این فناوری در بازار

قیمت این محصولات معمولا بین ۵۰ تا ۱۰۰ دلار است که تفاوت چندانی با پاوربانک‌های باکیفیت لیتیوم یونی معمولی ندارد.

آیا الان زمان خرید پاوربانک نیمه جامد است؟

• اگر به دنبال پاوربانکی نازک، سبک و ایمن هستید و بودجه کافی دارید، این فناوری گزینه به روزی است
• اگر گوشی یا وسایل حساس زیادی همراه خود دارید و ایمنی اولویت اصلی شماست، سرمایه گذاری روی این فناوری منطقی است
• اگر صرفا دنبال یک پاوربانک اقتصادی برای استفاده روزمره هستید، پاوربانک‌های لیتیوم یونی معمولی هنوز گزینه به صرفه تری هستند

جمع بندی

باتری نیمه جامد یا Semi-Solid-State، فناوری میانه ای بین لیتیوم یونی معمولی و باتری تمام جامد است که با استفاده از الکترولیت ژل یا پلیمری، ایمنی، چگالی انرژی و طول عمر بهتری نسبت به باتری‌های سنتی ارائه می‌دهد. پاوربانک ها از جمله محصولاتی هستند که این فناوری را به طور گسترده وارد بازار مصرفی کرده اند. با ورود برندهای بزرگ تری مانند بلکین، به نظر می‌رسد این فناوری به سرعت در حال تبدیل شدن به استاندارد جدید پاوربانک‌های باکیفیت است.

پاوربانک وایرلس یا معمولی؟ کدام برای شارژ سریع بهتر است؟

سوالات متداول

• باتری نیمه جامد چه تفاوتی با باتری لیتیوم یونی معمولی دارد؟
  • باتری نیمه جامد به جای الکترولیت کاملا مایع، از یک ژل یا الکترولیت پلیمری استفاده می‌کند که ایمنی، طول عمر و چگالی انرژی بالاتری فراهم می‌کند.
• آیا باتری نیمه جامد همان باتری تمام جامد است؟
  • خیر؛ باتری تمام جامد کاملا فاقد الکترولیت مایع است، در حالی که باتری نیمه جامد مقدار کمی مایع یا ژل در کنار بخش جامد دارد.
• آیا پاوربانک نیمه جامد کاملا ایمن است؟
  • ایمنی آن به طور محسوسی بهتر از پاوربانک‌های معمولی است، اما طبق پژوهش‌های علمی، ریسک را به طور کامل حذف نمی‌کند.
• چرا پاوربانک‌های نیمه جامد گران‌تر هستند؟
  • به دلیل مواد و فرایند تولید پیچیده‌تر نسبت به باتری های لیتیوم یونی معمولی، قیمت این محصولات فعلا کمی بالاتر است، هرچند فاصله قیمتی چندانی با مدل های باکیفیت معمولی ندارند.
• کدام برندها اولین پاوربانک‌های نیمه جامد را عرضه کرده اند؟
  • BMX، Belkin، Kuxiu، Zens، Momax و Statik از جمله اولین برندهایی هستند که محصولات پاوربانک نیمه جامد را به بازار عرضه کرده اند.