स्मार्टफोन में सिलिकॉन-कार्बन बैटरियां: एक सरल व्याख्या

लिथियम-आयन बैटरियां 3 दशकों से अधिक समय से हमारे उपकरणों को शक्ति प्रदान कर रही हैं और इनमें निरंतर विकास हो रहा है। हालाँकि, यह तकनीक अपनी अधिकतम चार्जिंग क्षमता तक पहुँच चुकी है, जिससे वैकल्पिक तकनीक की खोज आवश्यक हो गई है। यहीं पर सिलिकॉन-कार्बन बैटरियां काम आती हैं। इन बैटरियों में उच्च घनत्व और अधिक चार्ज प्रतिधारण की विशेषता होती है, जिससे ऐसे उपकरणों के लिए रास्ता साफ होता है जो अपने वर्तमान आकार को बनाए रखते हुए या यहां तक ​​कि उसे छोटा करते हुए लंबे समय तक चलते हैं। यहां वह सब कुछ है जो आपको इसके बारे में जानना चाहिए। सिलिकॉन-कार्बन बैटरियां बैटरी प्रौद्योगिकी में सबसे महत्वपूर्ण विकासों में से एक हैं, जो आधुनिक स्मार्ट उपकरणों की बढ़ती ऊर्जा खपत का समाधान प्रदान करती हैं। लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में इन बैटरियों में 40% अधिक ऊर्जा भंडारण क्षमता होती है, जिसका अर्थ है कि बैटरी का जीवन बहुत लंबा होता है। इसके अलावा, सिलिकॉन-कार्बन बैटरियां कम तापमान पर बेहतर प्रदर्शन करती हैं, जिससे वे विभिन्न वातावरणों में उपयोग के लिए आदर्श बन जाती हैं।

सिलिकॉन-कार्बन बैटरियां क्या हैं?

सिलिकॉन-कार्बन बैटरियां पोर्टेबल बैटरी चालित उपकरणों में नवीनतम आविष्कार हैं, जिनका उपयोग मुख्य रूप से स्मार्टफोन में किया जाता है। इन बैटरियों में लिथियम-आयन (Li-ion) बैटरियों की तुलना में उच्च ऊर्जा घनत्व होता है, जो धनात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड) पर अधिक आवेश धारण करती हैं, तथा इनके आयाम भी समान या इससे भी बड़े होते हैं। पतली पारंपरिक लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में।

सिलिकॉन-कार्बन बैटरी प्रौद्योगिकी की बदौलत, निर्माता अपने उपकरणों के समग्र आकार से समझौता किए बिना उनमें बड़ी क्षमता वाली बैटरी शामिल कर सकते हैं। अपने घनत्व के कारण, ये बैटरियां अधिक चार्ज संग्रहित कर सकती हैं। 25% तक लगभग। वास्तव में, 5,000 mAh Li-ion बैटरी के समान आयाम वाली एक सिलिकॉन-कार्बन बैटरी 6,200 mAh तक की शक्ति प्रदान कर सकती है।

जबकि लिथियम-आयन बैटरियों के लिए सैद्धांतिक अधिकतम घनत्व लगभग 387 Wh/kg है, सिलिकॉन-कार्बन बैटरियां इस सीमा को पार कर सकती हैं 600 वाट-घंटे/किग्रा. शुद्ध सिलिकॉन 3500 Wh/kg अवशोषित कर सकता है, लेकिन इससे तेजी से विस्तार होता है। इसलिए, सामग्री को स्थिर करने के लिए कार्बन का प्रयोग किया जाता है।

सिलिकॉन-कार्बन बैटरियां कैसे काम करती हैं?

नाम के बावजूद, सिलिकॉन-कार्बन बैटरी के मूल सिद्धांत अपरिवर्तित रहते हैं। यह अभी भी चार्ज उत्पन्न करने के लिए लिथियम आयनों को कैथोड तक पहुंचाता है। तथापि, ग्रेफाइट एनोड का उपयोग करने के बजायइन बैटरियों में सिलिकॉन-कार्बन यौगिक का उपयोग किया जाता है। क्योंकि यह सघन होता है तथा अधिक आवेश वहन करता है, अतः कुल आयतन समान रहता है, जबकि धारिता बढ़ जाती है। इस तकनीक को उन्नत लिथियम-आयन बैटरी के रूप में भी जाना जाता है।

सिलिकॉन-कार्बन बैटरियों के उच्च घनत्व का कारण एनोड बनाने में प्रयुक्त विभिन्न तत्वों में निहित है। लिथियम-आयन बैटरियों में, लिथियम आयनों को ग्रेफाइट एनोड में संग्रहित किया जाता है, जो मूलतः ग्रेफीन की परतों के बीच में सरकता रहता है। ग्राफीन में लिथियम आयनों की अधिकतम संख्या का अनुपात 1:6 है। सिलिकॉन-कार्बन यौगिक के संबंध में यह प्रत्येक 15 सिलिकॉन परमाणुओं के लिए 3 लिथियम परमाणुओं को संग्रहित कर सकता है।, जो ऊर्जा भंडारण दक्षता को बढ़ाता है।

यदि आप नहीं जानते कि बैटरी कैसे काम करती है, तो बता दें कि एनोड में संग्रहीत लिथियम आयन कैथोड में चले जाते हैं, जो आमतौर पर लिथियम-आधारित धातु ऑक्साइड से बना होता है, जो अक्सर लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड होता है। जब आप अपने उपकरण का उपयोग करते हैं, तो आयन एनोड से कैथोड की ओर चले जाते हैं, जिससे सभी घटकों को शक्ति प्रदान करने के लिए आवश्यक ऊर्जा उत्पन्न होती है।

हालाँकि, जब आप अपने फोन को चार्जर से जोड़ते हैं, तो चार्जर का करंट कैथोड में मौजूद लिथियम आयनों को एनोड की ओर जाने के लिए मजबूर करता है। ली-आयन और सिलिकॉन-कार्बन बैटरियों की सामान्य विशेषताएं एक समान हैं - वे मेमोरी प्रभाव के बिना 1,000 से अधिक चार्ज चक्रों तक चलती हैं और हल्की होती हैं। यह विकास तीव्र एवं अधिक कुशल चार्जिंग प्रौद्योगिकियों का मार्ग प्रशस्त करता है।

सिलिकॉन-कार्बन बैटरी के लाभ

मुख्य लाभ यह है कि क्योंकि सिलिकॉन-कार्बन यौगिक सघन है, निर्माता कर सकते हैं अधिक ऊर्जा भंडारण एक अपेक्षाकृत पतली कोशिका में. क्योंकि सिलिकॉन-कार्बन बैटरियां सिलिकॉन-कार्बन एनोड का उपयोग करती हैं, ग्रेफाइट परतों की अनुपस्थिति का अर्थ है कि वे तेजी से चार्ज होता है बहु-सेल कॉन्फ़िगरेशन के बिना लगभग 80W या उससे अधिक पर अधिक कुशल।

अंतिम लेकिन महत्वपूर्ण बात, सघन बैटरियों के कारण जो अधिक चार्ज रखती हैं, निर्माता बड़ी बैटरियां बना सकते हैं या अधिक क्षमता वाली बैटरियों का उपयोग उपकरणों में कर सकते हैं। छोटी या पतली संरचनाएं. इससे यह सुनिश्चित होता है कि उपयोगकर्ताओं को डिज़ाइन गतिशीलता पर कोई समझौता नहीं करना पड़ेगा।

ओप्पो फाइंड एन5 एक बेहतरीन उदाहरण है, जहां कंपनी ने डिवाइस की मोटाई कम करने के साथ ही बैटरी की कुल क्षमता में 15% (4,850 एमएएच बनाम 5,600 एमएएच) की भारी वृद्धि की है।

सिलिकॉन-कार्बन बनाम लिथियम-आयन: क्या अंतर हैं?

सिलिकॉन-कार्बन बैटरी और लिथियम-आयन बैटरी के बीच सबसे महत्वपूर्ण अंतर एनोड सामग्री है। लिथियम-आयन बैटरियों में ग्रेफाइट का उपयोग होता है, जिसकी चार्ज धारण करने की क्षमता लिथियम-आयन बैटरियों के आने के बाद से बेहतर हो गई है। हालाँकि, ग्रेफाइट का घनत्व सिलिकॉन-कार्बन की तुलना में बहुत कम है, और तेज़ चार्जिंग के लिए बहु-सेल डिज़ाइन की आवश्यकता होती है। अंतर को समझने के लिए यहां एक तालिका दी गई है।

विशेष विवरण	सिलिकॉन कार्बन	लिथियम-आयन (ग्रेफाइट)
एनोड सामग्री	सिलिकॉन-कार्बन मिश्रण	ग्रेफाइट
सैद्धांतिक घनत्व	लगभग 600 वाट/किग्रा	लगभग 387 वाट/किग्रा
शिपिंग गति	और तेज	धीमी गति से चार्ज करने के लिए कई सेल की आवश्यकता होती है
वोल्टेज रेंज	3.2 वी - 4.4 वी	3.0 वी - 4.2 वी
आकार और वजन	मोटा और पतला भी हो सकता है	मानक आकार
तापीय स्थिरता	सबसे बेहतर	उदारवादी
जीवन चक्र	1,000+ पाठ्यक्रम	1,000+ पाठ्यक्रम
बैटरी चार्जिंग क्षमता	लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में 20-30% अधिक	मानक

सिलिकॉन कार्बाइड और सिलिकॉन कार्बन में क्या अंतर है?

आपको कुछ लोग इन दोनों शब्दों का परस्पर प्रयोग करते हुए मिल सकते हैं, जो समझ में आने वाली बात है, यदि वे इनसे संबंधित तकनीक से परिचित नहीं हैं। लेकिन यह देखकर आश्चर्य होता है कि एमकेबीएचडी ने गैलेक्सी एस25 अल्ट्रा की समीक्षा में भी यही गलती की है, खासकर इसलिए क्योंकि वह इलेक्ट्रिक कारों की भी समीक्षा करते हैं। यद्यपि सिलिकॉन कार्बन और सिलिकॉन कार्बाइड दोनों ही बैटरी और चार्जिंग से जुड़े हैं, लेकिन वे दो पूरी तरह से अलग चीजें हैं।

कार्बन सिलिकॉन का उपयोग बैटरियों में किया जाता है, जबकि सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग मुख्यतः ऊर्जा स्रोतों में किया जाता है। जैसे चार्जर, एडाप्टर और अन्य सहायक उपकरण। सिलिकॉन कार्बाइड का अधिक निकट संबंध गैलियम नाइट्राइड या उद्योग में इसे GaN के नाम से जाना जाता है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से स्मार्टफोन चार्जरों में किया जाता है। जब औद्योगिक बिजली आपूर्ति या कारों के लिए फास्ट चार्जर की जरूरतों को पूरा करने के लिए इसका उपयोग बढ़ाया जाता है, तो सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग उच्च वोल्टेज और बेहतर तापीय चालकता को संभालने की इसकी असाधारण क्षमता के कारण किया जाता है।

सिलिकॉन-कार्बन बैटरी का उपयोग करने वाले फ़ोन

वनप्लस, श्याओमी, रियलमी, ओप्पो और ऑनर जैसे कई स्मार्टफोन ब्रांड सिलिकॉन-कार्बन बैटरी पर चले गए हैं। इसमें नवीनतम संस्करण भी शामिल हैं। वन प्लस 13 अपने पूर्ववर्ती की तुलना में काफी पतला होने के बावजूद इसमें 6,000mAh की बैटरी है। इसी तरह, टेक्नो स्पार्क स्लिम में 5200mAh की बैटरी है, जबकि इसकी मोटाई XNUMX mAh है। 5.75 मिमी केवल, इस नई तकनीक के लिए धन्यवाद। यह माना जाता है ओप्पो फाइंड एन5 एक और बेहतरीन उदाहरण वह है जहां कंपनी ने सिलिकॉन-कार्बन बैटरी का उपयोग करके एक अविश्वसनीय रूप से पतला फोल्डेबल फोन बनाया।

हालांकि चीनी निर्माता फिलहाल रास्ता तैयार कर रहे हैं, लेकिन पिक्सल और सैमसंग फोन जैसे फोन तक सिलिकॉन-कार्बन बैटरियों को पहुंचने में कम से कम एक या दो साल का समय लगेगा। यह दुर्भाग्यपूर्ण है कि आगामी गैलेक्सी एस25 एज में यह बैटरी तकनीक नहीं होगी, और सैमसंग के लिए इस कारण से लॉन्च को विलंबित करना बेहतर होता। हालाँकि, रिपोर्टों से संकेत मिलता है कि कोरियाई दिग्गज अगले साल से इसका उपयोग शुरू कर सकता है।

क्या सिलिकॉन-कार्बन बैटरियां कम प्रदूषण करती हैं?

यद्यपि हम लिथियम-आयन (Li-Ion) बैटरियों की तुलना में सिलिकॉन-कार्बन बैटरियों के पर्यावरणीय लाभों का पता लगाना चाहते हैं, लेकिन इन लाभों के समर्थन में उपलब्ध जानकारी सीमित है। एक ओर, सिलिकॉन हर जगह प्रचुर मात्रा में उपलब्ध है, जिससे यह पर्यावरण के अनुकूल है। हालाँकि, इन बैटरियों के निर्माण में उच्चतम शुद्धता वाले सिलिका का उपयोग करना पड़ता है, जिसके लिए बड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

इसके अलावा, यह तकनीक अभी भी लिथियम और कोबाल्ट पर निर्भर है, जिसके निष्कर्षण के लिए भारी मात्रा में पानी की आवश्यकता होती है। इसलिए, जबकि सिलिकॉन-कार्बन बैटरी हो सकती है थोडा बेहतर हालाँकि, पर्यावरण के लिए यह बिलकुल अच्छा नहीं है.

सिलिकॉन-कार्बन बैटरी के बारे में आप क्या सोचते हैं? नीचे टिप्पणी में अपने विचारों को साझा करें।

उपभोक्ता पक्ष की ओर से सिलिकॉन-कार्बन बैटरियों में कोई बड़ी हानि नहीं है। अधिकांश चुनौतियाँ निर्माताओं के पक्ष में हैं, जैसे कि कीमत, संभावित विस्तार के मुद्दे, बाजार में स्वीकार्यता, आदि। अब तक इन चुनौतियों से बहुत अच्छी तरह निपटा जा रहा है।

वास्तविक दुनिया में इस बात के पर्याप्त प्रमाण नहीं हैं कि सिलिकॉन-कार्बन बैटरियां लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में अधिक समय तक चलती हैं। सिद्धांततः, इसकी बेहतर तापीय स्थिरता के कारण यह अधिक समय तक चलना चाहिए।

हालांकि इसका मुख्य कारण यह है कि यह तकनीक अपेक्षाकृत नई है, लेकिन सैमसंग सतर्कता बरत रहा है, क्योंकि वह काफी बड़ी संख्या में स्मार्टफोन बेचता है। कंपनी सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए प्रौद्योगिकी का व्यापक परीक्षण करना चाहती है।