جدول المحتويات
تقنية بطارية Jinshajiang: ثورة في تخزين الطاقة من Xiaomi
تتطلب الأجهزة المحمولة الحديثة نموًا هائلًا في الطاقة، مما يتماشى مع قانون مور في كثافة الترانزستورات. ومع ذلك، فإن تخزين الطاقة قد تأخر تاريخيًا. تتصدى شركة Xiaomi لهذه العقبة الحرجة من خلال تقنية بطارية Jinshajiang الثورية وبروتوكول الشحن الذكي MiPPS. من خلال الانتقال من الأنودات التقليدية المصنوعة من الجرافيت إلى الأنودات المصنوعة من السيليكون والكربون، تحقق Xiaomi توازنًا بين تحقيق كثافة طاقة عالية دون التضحية بالعمر الافتراضي. يستعرض هذا التقرير كيف تستفيد كل من Xiaomi 15 وXiaomi 14 Ultra من هذه الابتكارات لتقليل المخاطر الديناميكية الحرارية المرتبطة بسرعات الشحن الفائقة.
التحول الكهروكيميائي: من حدود الجرافيت إلى ثورة السيليكون
منذ بدء تسويقه في عام 1991، مثل الجرافيت المعيار الصناعي بفضل استقراره الهيكلي. ومع ذلك، فإن الاستهلاك المتزايد للطاقة من الهواتف الذكية الحديثة، جنبًا إلى جنب مع الطلبات على تصميمات أنحف، دفع بالجرافيت إلى حدود سعته النظرية. تمثل تقنية Jinshajiang من Xiaomi الانتقال الضروري إلى بنية قائمة على السيليكون يمكن أن تتجاوز هذه القيود الفيزيائية.
في حين أن الأنودات التقليدية المصنوعة من الجرافيت محدودة بسعة معينة تبلغ حوالي 372 مللي أمبير/جرام، فإن السيليكون يشكل سبيكة مع الليثيوم، مما يحقق نظريًا 4200 مللي أمبير/جرام. تستخدم أحدث هواتف Xiaomi الرائدة هيكلًا مركبًا من السيليكون والكربون. تكشف تحليلات التفكيك أن الخلايا الموجودة في أجهزة مثل Xiaomi 14 Ultra تحتوي على حوالي 6% من محتوى السيليكون، مما يدفع كثافة الطاقة إلى مستوى رائد يبلغ 779 واط/لتر. يمكن العثور على التنفيذ الأكثر تطرفًا في بنك الطاقة المغناطيسي فائق النحافة، حيث يصل محتوى السيليكون إلى 16%، مما يسمح بتركيب بطارية بسعة 5000 مللي أمبير في هيكل بسماكة 6 مم.
حلول هندسية لتوسيع الحجم
تأتي هذه الميزة الكبيرة لكثافة الطاقة من السيليكون مع عيب ميكانيكي كبير. حيث يتوسع الجرافيت بنسبة 7-10% عند الشحن، يمكن لجزيئات السيليكون أن تتوسع حتى 300%. إذا تُركت دون رقابة، فإن ذلك يؤدي إلى تحطيم الجزيئات وفقدان الاتصال الكهربائي وتدمير طبقة SEI. تعتمد Xiaomi استراتيجية هندسية متعددة الطبقات للتخفيف من هذه المخاطر.
قنوات الطاقة المرسومة بالليزر
في محاولة للتحكم في الضغط الفيزيائي، تستخدم Xiaomi هندسة مجهرية على مستوى القطب. تُعرف هذه التقنية باسم "تكنولوجيا قنوات الطاقة"، حيث يتم إنشاء 2376 قناة ميكروية على سطح القطب من خلال النقش بالليزر. تؤدي هذه القنوات وظيفة مزدوجة: فهي تعمل كمنطقة عازلة ميكانيكية، حيث يمكن لجزيئات السيليكون أن تتوسع دون تشويه كيس البطارية، بينما تعمل أيضًا كطرق سريعة للأيونات، مما يزيد من اختراق الإلكتروليت لتقليل المقاومة الداخلية أثناء الشحن السريع.
الإلكتروليت ذاتية الشفاء
بعيدًا عن الحلول الميكانيكية، تضمن Xiaomi الاستقرار الكيميائي بفضل "حاجز ذاتي الشفاء". على عكس طبقات SEI التقليدية الصلبة التي تتشقق عند توسع السيليكون، تظهر الطبقة المشبعة بالبوليمر من Xiaomi مرونة عالية. مثل جلد الإنسان، يمكنها إصلاح الشقوق الدقيقة التي تتشكل خلال دورات الشحن. تتجنب هذه الآلية جفاف الإلكتروليت وتمتص الضغط الكيميائي الناتج عن تقنية HyperCharge.
MiPPS وHyperCharge: التحكم الديناميكي الحراري
لا يمكن أن تمنع الأجهزة وحدها الأضرار الحرارية الناتجة عن الشحن السريع. الأمر يتعلق بإدارة المعلمات الكهربائية بدقة قصوى، وهي الجهد والتيار. هنا تأتي معمارية Xiaomi HyperCharge وبروتوكول MiPPS لتعيد كتابة معايير السلامة.
من PD إلى MiPPS – التطور
تسمح بروتوكولات توصيل الطاقة USB التقليدية فقط بملفات جهد ثابتة؛ على سبيل المثال، 9 فولت أو 15 فولت، مما يجبر الهاتف على تقليل الجهد داخليًا ويولد حرارة زائدة. يتيح MiPPS، أو إمداد الطاقة القابل للبرمجة من Xiaomi، التحكم الدقيق في الجهد بخطوات صغيرة تصل إلى 20 مللي فولت. وهذا يسمح بـ "الشحن المباشر"، حيث يوفر المحول الجهد المطلوب بالضبط من قبل البطارية، مما ينقل مصدر الحرارة من الهاتف إلى محول الطاقة.
بنية مضخة الشحن المزدوجة
لضمان سرعات آمنة تصل إلى 90 واط و120 واط، استخدمت Xiaomi بنية مضخة شحن مزدوجة، مدعومة بشريحتي Surge P1 وSurge P3. تقوم هذه الشرائح بتقسيم التيار الداخل وتحويل الجهد بكفاءة فائقة تبلغ 96.8%. بدلاً من إهدار الطاقة كحرارة، كما تفعل الدوائر التقليدية، تستخدم شرائح Surge الحد الأدنى من الفقد الحراري، مما يمنع البطارية من "الطهي" أثناء عملية الشحن.
نظام شريحة Surge: إدارة السلامة النشطة
تتمثل إحدى الميزات الرئيسية في استراتيجية Xiaomi في تحميل إدارة البطارية من المعالج الرئيسي Snapdragon 8 Elite إلى السيليكون المخصص. تعتبر شريحة Surge G1 لإدارة البطارية هي العقل المدبر لهذه العملية، مما يمكّن من مراقبة الجهد ودرجة الحرارة في الوقت الحقيقي بمستوى مللي ثانية. تقوم شريحة Surge G1 بإجراء تحليل ديناميكي للـ SOA. في حال كانت درجة الحرارة المحيطة أعلى من المتوقع، أو إذا كانت البطارية تظهر علامات الشيخوخة، فإن الشريحة تقلل بذكاء من معدل الشحن. يمكن أن تكشف قدرتها على معالجة الصور حتى عن التغيرات الدقيقة في الكيمياء الداخلية بسبب السقوط أو الصدمات وتمنع الانفجار الحراري قبل أن يبدأ.
معيار 1600 دورة: المتانة في العالم الحقيقي
هل تعمل هذه التقنية فعلاً في العالم الحقيقي؟ المعايير الصناعية تشير إلى أن البطارية تعتبر "صحية" عندما تحتفظ بـ 80% من سعتها بعد 800 دورة. ومع ذلك، تضمن Xiaomi أن بطاريات Jinshajiang ستحتفظ بـ 80% من السعة بعد 1600 دورة. وهذا فعليًا يضاعف عمر البطارية مقارنة بالمنافسين. تؤكد تعليقات المستخدمين والاختبارات المستقلة أنه على الرغم من استخدام السيليكون وسرعات الشحن التي تتجاوز 90 واط، تظل معدلات التدهور ضئيلة. بالتزامن مع نظام التبريد IceLoop، الذي يفصل بين قنوات البخار والسائل لتحسين الكفاءة الحرارية بنسبة 100%، أثبتت Xiaomi بنجاح أن الشحن السريع لا يحتاج إلى إلحاق الضرر بصحة البطارية.
في الختام، تمثل تقنية بطارية Jinshajiang من Xiaomi خطوة كبيرة نحو مستقبل أكثر كفاءة في تخزين الطاقة، مما يضمن أداءً متفوقًا وموثوقية عالية، مما يجعلها خيارًا مثاليًا للمستخدمين الذين يبحثون عن تكنولوجيا متقدمة وفعالة.
المصدر: الرابط الأصلي
