पातलो फोन, शक्तिशाली ब्याट्री: के हो लिथियमको विकल्प बनेको सिलिकन कार्बन प्रविधि ?

काठमाडौँ । आजका स्मार्टफोनले लगभग सबै काम गर्न सक्छन् । तपाईं यसबाट व्यावसायिक फोटो खिच्न सक्नुहुन्छ । फोरके भिडिओ हेर्न सक्नुहुन्छ । गेम खेल्न सक्नुहुन्छ र अन्य थुप्रै काम गर्न सक्नुहुन्छ । फोनले यी काम धाने पनि ती फोनमा भएको ब्याट्रीले भने अक्सर यति धेरै कामको भार थाम्न सक्दैन ।

मोबाइल निर्माता कम्पनीले वर्षौंदेखि लिथियम-आयन (Lithium-ion) प्रविधि व्यापक प्रयोग गर्दै आएका छन् । यस प्रविधिको उच्चतम प्रयोग जति हुन सक्थ्यो, त्यति भइसकेको छ भन्दा फरक पर्दैन । तर, अब एक नयाँ प्रकारको ब्याट्रीले यो अवस्थालाई परिवर्तन गर्ने सङ्केत दिएको छ ।

त्यो हो सिलिकन-कार्बन (Silicon-carbon/ Si-C) ब्याट्री । यो नौलो प्रविधि भए पनि बजारमा आएका केही फ्ल्यागशिप फोनमा देखिन थालिसकेको छ । यसलाई फोनका लागि ऊर्जा भण्डारणको क्षेत्रमा भएको एक महत्त्वपूर्ण उपलब्धि मानिएको छ ।

परम्परागत ब्याट्रीमा प्रयोग हुने ग्रेफाइटको सट्टा सिलिकन-कार्बनको मिश्रण प्रयोग गरेर बनाइएका यी नयाँ पुस्ताका ब्याट्रीले सानो आकारमा धेरै ऊर्जा भण्डारण गर्न सक्छन् । त्यसबाहेक अन्य ब्याट्रीको तुलनामा चार्ज पनि छिटो हुन्छन् र अत्यन्तै पातला तथा फोल्डेबल फोनलाई अझ व्यावहारिक बनाउन मद्दत गर्न सक्छन् ।

यहाँ सिलिकन-कार्बन ब्याट्री पछाडिको प्रविधि र मोबाइल उद्योगका लागि यसलाई किन पछिल्ला वर्षको सबैभन्दा ठुलो आविष्कार भनिएको छ भन्नेबारे चर्चा गरिएको छ ।

लिथियम-आयन ब्याट्रीका सीमितता

अहिले व्यापक प्रयोगमा आएका लिथियम-आयन ब्याट्री ऊर्जा भण्डारण गर्न ग्रेफाइट एनोडमा निर्भर हुन्छन् । ग्रेफाइट स्थिर र तुलनात्मक रूपमा सस्तो त छ । तर, यसमा लिथियम आयन भण्डारण गर्ने क्षमता सीमित हुन्छ ।

त्यसैले पनि फोन निर्माताले ब्याट्रीको आकार र डिभाइसको तौल तथा मोटाइबीच सन्तुलन मिलाउनुपर्ने बाध्यता छ । यसले गर्दा पातलो र आकर्षक डिजाइनका लागि प्रायः ब्याट्रीको क्षमतामा सम्झौता गरिन्छ । अर्थात् पातलो र फोल्डेबल फोनमा कम क्षमताको ब्याट्री हुनुका पछाडि यही कारण छ । पातलो डिभाइस र लामो समयसम्म चल्ने ब्याट्री दुवै चाहने ग्राहकको माग बढ्दै गइरहेको अवस्था छ । त्यसैले पनि यो सन्तुलन मिलाउन झनै गाह्रो हुँदै गइरहेको देखिन्छ ।

सिलिकन-कार्बन ब्याट्री कसरी उपयोगी छ त ?

सैद्धान्तिक रूपमा शुद्ध सिलिकनको ऊर्जा भण्डारण गर्ने क्षमता लगभग ४,२०० एमएएच प्रति ग्राम हुन्छ । यो भनेको अहिले प्रायः प्रयोग हुने ग्रेफाइटको ३७२ एमएएच प्रति ग्राम क्षमताको तुलनामा करिब दश गुणाभन्दा बढी हो । तर, यो अतिरिक्त भण्डारण क्षमताको एउटा कमजोरी छ । अर्थात् यो चार्ज गर्दा सिलिकन करिब ३०० प्रतिशतसम्म फुल्न सक्छ । यसले गर्दा ब्याट्री फुट्ने, विद्युतीय अस्थिरता हुने र ब्याट्री चाँडै बिग्रने समस्या आउँछ ।

यो समस्या समाधान गर्नका लागि सिलिकनलाई कार्बनसँग मिसाएर एउटा बलियो संरचना बनाइन्छ । वास्तवमा सिलिकन-कार्बन (Si/C) ब्याट्री पनि लिथियम-आयन ब्याट्री नै हुन् । तर, यसमा परिवर्तन हुने कुरा भनेको एनोड बनाउन प्रयोग हुने सामग्री हो ।

शुद्ध ग्रेफाइटको सट्टा यसको एनोड सिलिकन र कार्बनको मिश्रणबाट बनेको हुन्छ । यस मिश्रणले सिलिकनको चार्ज गर्दा फुल्ने समस्यालाई नियन्त्रण गर्दै ऊर्जा भण्डारण क्षमता बढाउँछ । यसले फुल्ने समस्यालाई ग्रेफाइट मात्र भएको ब्याट्रीको तुलनामा करिब तीन गुणामा सीमित गर्छ । यो आजका स्मार्टफोनको बनावटभित्र सजिलै व्यवस्थापन गर्न सकिन्छ ।

के सिलिकन-कार्बन ब्याट्री लिथियम-आयनभन्दा राम्रो छ ?

ग्रेफाइटको तुलनामा सिलिकनले १० गुणासम्म बढी लिथियम आयन भण्डारण गर्न सक्छ । अर्थात् सिलिकन-कार्बन एनोडले ऊर्जा घनत्व बढाउँछ । सिलिकनको सैद्धान्तिक रूपमा ऊर्जा भण्डारण गर्ने क्षमता लगभग ४,२०० एमएएच प्रति ग्राम हुन्छ, जुन अहिले प्रायः प्रयोग हुने ग्रेफाइटको मात्र ३७२ एमएएच प्रति ग्राम क्षमताको तुलनामा करिब दश गुणाभन्दा बढी हो। यसले संकेत गर्छ कि यदि सिलिकनलाई ब्याट्रीको एनोड सामग्रीको रूपमा प्रभावकारी रूपमा प्रयोग गर्न सकियो भने, अहिलेको भन्दा धेरै उच्च क्षमताका ब्याट्रीहरू बनाउने सम्भावना छ। यसले गर्दा स्मार्टफोन निर्माताले उही आकारमा धेरै पावर भएको ब्याट्री राख्न सक्छन् । उनीहरूले ब्याट्रीको क्षमतामा सम्झौता नगरी डिभाइसलाई अझ पातलो र फोल्डेबल बनाउन पनि सक्छन् ।

सिलिकन-कार्बन ब्याट्री राम्रो विद्युतीय चालकता (कन्डक्टिभिटी)का कारण छिटो चार्ज हुन सक्छ । र चिसो तापक्रममा पनि यस्तो ब्याट्रीले प्रभावकारी रूपमा काम गर्न सक्छ । फोल्डेबल वा पातलो डिजाइनका डिभाइसमा सीमित ठाउँ हुन्छ तर उच्च ऊर्जा क्षमता भण्डारण गर्नुपर्ने हुन्छ । त्यसैले ती फोनका लागि सिलिकन कार्बन ब्याट्री बढी प्रभावकारी मानिन्छ । उच्च घनत्व भएका यस्ता ब्याट्रीले डिभाइसलाई पातलो र हलुका बनाउन सक्छ । फोन पातलो वा हलुका भए पनि ब्याट्रीले दिनभर फोनलाई पावर दिन सक्छ । 

फोनमा सिलिकन-कार्बन ब्याट्री प्रयोग गर्ने कम्पनी

सिलिकन-कार्बन ब्याट्री प्रयोग गर्ने पहिलो स्मार्टफोन अनर म्याजिक फाइभ प्रो थियो । तर, यो ब्याट्री चिनियाँ भर्सनमा मात्र सीमित थियो ।

यसको नयाँ भर्सन अनर म्याजिक सिक्स प्रो भने अन्तर्राष्ट्रिय बजारमा सिलिकन-कार्बन ब्याट्रीसहित सार्वजनिक भएको थियो । सन् २०२४ मा चीनमा पहिलो पटक सार्वजनिक भएको यो डिभाइसमा ५,४५० एमएएच क्षमताको ब्याट्री छ । यो भनेको त्यस समयका अन्य प्रतिस्पर्धी फोनभन्दा ठुलो हो । तर फोनको मोटाइ वा तौल भने खासै बढेको थिएन ।

वनप्लस, ओप्पो, साओमी र रियलमी जस्ता कम्पनीले पनि आफ्ना केही फोनमा यो प्रविधि अपनाएका छन् । उदाहरणका लागि वनप्लस १३ मा ६,००० एमएएच क्षमताको सिलिकन-कार्बन ब्याट्री छ । यसले १०० वाटको फास्ट चार्जिङलाई सपोर्ट गर्छ । यस चार्जरले उक्त फोनलाई ३० मिनेटमै फुल चार्ज गर्न सकिने बताइएको छ । 

फोल्डेबल फोनले यो नयाँ प्रविधिबाट अझ बढी फाइदा उठाएका छन् । अनरको म्याजिक भी फाइभ सबैभन्दा पातल फोल्डेबल फोनमध्येको एक हो । यसले आफ्नो डिजाइन पातलो बनाउँदै ब्याट्री लाइफमा कुनै सम्झौता नगर्न सिलिकन-कार्बन ब्याट्री प्रयोग गरेको छ ।

कोरियाली समाचार संस्था एफएन न्युजका अनुसार सामसङ र एप्पलले पनि यो प्रविधिको परीक्षण गरिरहेका छन् । तर, विश्लेषकका अनुसार उनीहरूका प्रमुख डिभाइसमा यो प्रविधि देखिन अझै केही वर्ष लाग्न सक्छ ।

सिलिकन-कार्बन ब्याट्री पूर्ण समाधान भने होइन । यद्यपि लिथियम आयन प्रविधिको तुलनामा यो निकै प्रभावकारी देखिएको छ । सिलिकन-कार्बन एनोड ग्रेफाइटभन्दा उत्पादन गर्न महँगो हुने भएकाले डिभाइसको मूल्य बढ्न सक्छ । मूल्यमा सम्झौता गरेर कसरी कम्पनी आफ्नो नयाँ फोनमा यो प्रविधि अपनाउँछन् भन्ने विषय हेर्न बाँकी नै छ ।

यस्ता ब्याट्रीहरूको अर्को चुनौती तिनको दीर्घकालीन टिकाउपन हो । यद्यपि चार्ज गर्दा सिलिकन फुल्ने समस्यालाई इन्जिनियरहरूले केही हदसम्म नियन्त्रणमा ल्याएका छन् । तर, सिलिकन अझै पनि ग्रेफाइटभन्दा धेरै फुल्ने जोखिम हुन्छ । यसले गर्दा लामो समयसम्म दैनिक रूपमा प्रयोग गर्दा ब्याट्री लाइफमा नकारात्मक असर पर्न सक्छ ।

त्यस्तै विश्वव्यापी माग अनुसार यस्ता ब्याट्री उत्पादनमा वृद्धि गर्नु पनि सजिलो छैन । अहिलेका डिभाइसहरू ग्रेफाइटमा आधारित ब्याट्री बनाउनका लागि डिजाइन गरिएका हुन् । तिनलाई सिलिकन-कार्बन ब्याट्री उत्पादनमा रूपान्तरण गर्न समय, प्राविधिक तयारी र ठुलो लगानी आवश्यक पर्छ । यो अहिलेको अवस्थामा चुनौतीको रूपमा देखिएको छ ।

ब्याट्री सकिने चिन्ता अब टर्न सक्छ 

सिलिकन-कार्बन ब्याट्री हुने फोन लामो समय चल्ने, छिटो चार्ज हुने र हातमा बोक्दा पातलो महसुस हुने डिभाइस हो ।

निर्माताका लागि क्यामेरा, डिस्प्ले र प्रोसेसरमा भइरहेको नयाँ आविष्कारले ब्याट्रीमाथि बढ्दो दबाब सिर्जना गरिरहेको छ । यस्तो बेला ब्याट्रीको क्षेत्रमा आएको यो नयाँ प्रविधि ति कम्पनीका लागि थप उपयोगी हुन सक्छ ।

यदि सिलिकन-कार्बन ब्याट्रीको लागत घट्यो र उत्पादन बढ्यो भने आउँदो दुईदेखि तीन वर्षभित्र सिलिकन-कार्बन ब्याट्री फ्लागशिप फोनको लागि मानक बन्न सक्छ । त्यतिन्जेलसम्म यो केही सीमित डिभाइसमा मात्र पाइने एक विशेष सुविधाका रूपमा रहनेछ ।