كل ما تحتاج معرفته عن : البطاريات

البطاريات هي أسوء جزء في أي جهاز!

سواء كان هاتف، لابتوب، أو تابلت تبقى البطاريات مصدر التوتر المزمن لأنه على عكس بقية القطع كالشاشة التي يمكنك ببساطة حمايتها بغطاء تستمر البطاريات في التدهور دون توقف مهما حاولت ومهما طبقت من نصائح.

وهذا تماما ما عانيته، فبعد أن كنت سعيدا بلابتوبي الجديد، اكتشفت فجأة أن صحة بطاريته تدهورت سريعا رغم أنه لم يمر على شرائه ستة أشهر! حينها، أقسمت أن أتقصى هذا الموضوع لأكتشف الحقائق من الخرافات. فهل التدهور طبيعة في البطاريات؟ أم أن استعمالي هو من عجّل خرابها؟

تاريخ البطاريات

#

قبل أن نعرف ما سبب المشاكل وكيفية معالجتها لابد لنا من معرفة مع ماذا نتعامل ولهذا نبدأ مع جولة سريعة في تاريخ البطاريات.

هيمنة النيكل وعيوبه

#

في بداية التسعينات من القرن الماضي كانت بطارية النيكل وكادميوم (NiCd) تسيطر على الهواتف اللاسلكية الأولى والحواسيب المحمولة لكنها كانت تعاني من عيوب هامة أولها احتواؤها على مواد سامة مثل الكادميوم الذي يصنف كمادة مسرطنة لا تتحلل في الطبيعة مسببة لتلف الكلى في حال استنشاقها أو امتصاصها ، إلى جانب هشاشة العظام ، واضطرابات في الجهاز التنفسي.

هذا كما كانت البطاريات ثقيلة الوزن، بطيئة الشحن تحتاج لساعات ومع ذلك تحدّ سعتها غالبا بين 1200mAh إلى 2400mAh. والأدهى هي سهولة خسارتك لتلك السعة لأنها عانت مما يسمى بأثر الذاكرة بشكل حاد.

توشيبا T1000LE، صدر سنة 1990 ويعد علامة فارقة في تاريخ الحواسيب المحمولة لكونه من أوائل الأجهزة التي جمعت بين وجود قرص صلب داخلي وبطارية من نوع نيكل وكادميوم (NiCd)

وأثر الذاكرة هو خلل كيميائي يصيب بطاريات النيكل القديمة عند شحنها قبل انتهاء ما فيها من شحن تماما، إذ تتشكل بلورات صلبة بالداخل تعزل الجزء الذي يحتوي على الطاقة المتبقية. وهذا يجعل البطارية تتوهم أن مستوى الشحن الذي بدأت عنده هو نقطة الصفر، فتنخفض سعتها.

لذلك في وقتها لو استمررت بشحن جهازك كل ما يصل لنسبة 30% ستتشكل بلورات تقصي تلك الـ 30% وتختفي الطاقة داخلها وبالنسبة للجهاز تعتبر 0%. ولعلاج ذلك، كان المستخدم يضطر لعملية “تفريغ كامل” دورية لتفتيت تلك البلورات واستعادة السعة الضائعة.

ثورة الليثيوم وانحسار النيكل

#

ومع أن ظهرت النيكل هيدريد المعدن (NiMH) في عام 1991، موفرة سعة طاقة أعلى بنسبة 30% ومع نسبة أقل للإصابة بأثر الذاكرة إلا أن بطاريات النيكل عامة تلقت ضربة موجعة بعد ظهور خصم جديد في الساحة في أكتوبر 1991، عندما أطلقت شركة سوني أول بطارية ليثيوم أيون (Li-ion) تجارية، وهي التقنية التي قلصت حجم الأجهزة إلى النصف بفضل كثافة طاقة وصلت حينها إلى 120 واط/ساعة لكل كيلوغرام أي أن بطارية نيكاد واحدة تحتوي على ما تحتويه بطارية أيون لها نصف وزنها.

عصر البوليمر والمستقبل

#

ومع دخول عام 1997، ظهرت بطاريات الليثيوم بوليمر (Li-Po) التي قدمت مرونة لصنّاع الأجهزة، فهي التي مكنت آبل لاحقا في منتصف العقد الأول من الألفية من بناء أجهزة ماك بوك وآيفون بنحافة غير مسبوقة. وفي عام 2008، بدأت عملية تحسين استقرار الكيمياء الداخلية باستخدام أقطاب “نيكل-كوبالت-ألومنيوم”، مما رفع كفاءة البطاريات لتتحمل مئات دورات الشحن الإضافية.

أما العقد الممتد من 2014 إلى 2020، فقد شهد ولادة معايير الشحن السريع (Quick Charge) واستخدام تقنيات “النانو” في أقطاب البطاريات لتقليل زمن الشحن من ساعات إلى دقائق معدودة. واليوم، ومنذ عام 2023، تتركز الجهود المختبرية على الانتقال الكامل لـ بطاريات الحالة الصلبة (Solid-State) المتوقع نضجها التجاري بحلول 2027-2030، والتي تهدف إلى مضاعفة كثافة الطاقة الحالية مع التخلص النهائي من مخاطر الاشتعال.

خصوصيتك ليست للبيع! استعدها الآن مع Proton

ما الذي يستعمله جهازك؟

#

بين الأيون والبوليمر: أيهما الأفضل؟

#

اليوم، تتأرجح الأجهزة بين الليثيوم أيون (Li-ion) والليثيوم بوليمر (Li-Po) فتستعمل بطاريات “الأيون” كخيار اقتصادي في التكلفة الإنتاجية، وهي تأتي عادة في قوالب معدنية صلبة (سواء كانت أسطوانية أو مستطيلة) مما يمنحها حماية خارجية قوية وكثافة طاقة عالية، لذا نجدها تهيمن على الأجهزة التي تتطلب طاقة ضخمة ومساحة كافية مثل لابتوبات الألعاب والسيارات الكهربائية.

في المقابل، تعتبر بطاريات “البوليمر” أغلى ثمنا نظرا لتعقيد تصنيعها، لكنها تمتاز بمرونة فائقة كونها لا تحتاج لغلاف معدني، بل تأتي في أكياس رقائقية لينة يمكن تشكيلها بأي حجم، مما يجعلها المكون الأساسي الذي يمنح الأجهزة نحافتها الفائقة وأشكالها الانسيابية في الهواتف الذكية الرائدة، الساعات الذكية، وأجهزة “الألترابوك”.

وفي الأداء يظهر الفرق الجوهري في التحمل فبطاريات الأيون تتفوق في طول العمر الافتراضي، حيث تتحمل دورات شحن أكثر وتدهورا كيميائيا أبطأ، مما يجعلها تعيش لسنوات دون نقص حاد في السعة. أما بطاريات البوليمر، فرغم تطورها، إلا أنها أكثر حساسية للإجهاد الحراري، والحرارة الناتجة عن الشحن السريع قد تعجل بانتفاخها وتلف خلاياها قبل أوانها.

كيف تعمل فيزياء البطارية؟

#

تعتمد بطارية الليثيوم في عملها على حركة الأيونات بين القطبين: السالب والموجب المغمورين في سائل كيميائي. فعند الاستخدام، تنطلق أيونات الليثيوم من القطب السالب (الأنود) لتستقر في القطب الموجب (الكاثود)، مما يولد تيارا كهربائيا يشغل الجهاز، وعند الشحن يحدث العكس تماما بعودة الأيونات الى لمكانها الأول لتخزين الطاقة.

رسم توضيحي يبيّن حركة أيونات الليثيوم بين القطبين أثناء عمليتي الشحن والتفريغ

ومع تكرار هذه العملية، تتدهور البطارية كيميائيا بشكل طبيعي نتيجة التصاق بعض الأيونات بالقطبين أو تحلل السائل الناقل بفعل الحرارة، مما يقلل من عدد الأيونات الحرة المتاحة لإنتاج الكهرباء.

لماذا تشيخ البطاريات؟

#

ورغم القفزة النوعية التي قدمتها بطاريات الليثيوم، إلا أنها هي الأخرى لا تخلو من عيوب تجعل تدهورها حتميا لكل مستخدم. فعلى عكس بطاريات النيكل التي كانت تموت بسبب النسيان، تموت بطاريات الليثيوم بسبب “الشيخوخة الكيميائية” إذ تفقد سعتها تدريجيا لما ذكرناه سابقا.

كما يعتبر الارتفاع في درجات الحرارة العدو الأول لهذه البطاريات، إذ هو من يعجّل من تحلل المواد الكيميائية ويؤدي أحياناً إلى انتفاخ غلافها الخارجي . ومن عيوبها أيضاً الحساسية المفرطة للجهد فتركها فارغة تماما (0%) لفترة طويلة قد يؤدي إلى موتها كيميائيا وفشلها في استقبال الشحن مجددا، بينما شحنها باستمرار إلى 100% يضع خلاياها تحت ضغط مستمر يسرع من وتيرة تآكلها.

دليل المصطلحات البطارية

#

وللتعامل مع هذه البطاريات نحتاج لمعرفة بعض المصطلحات أولًا وهي:

• السعة التصميمية (Design Capacity): هي كمية الطاقة القصوى التي صممت البطارية لتخزينها، وتقاس بالميلي واط/ساعة (mWh).
• سعة الشحن الكاملة (Full Charge Capacity): هي أقصى كمية من الطاقة تستطيع البطارية استيعابها فعليا في الوقت الحالي. وتصبح هذه السعة دائماً أقل من السعة التصميمية مع مرور الوقت.
• عدد الدورات (Cycle Count): يمثل عدد المرات التي استهلكت فيها البطارية ما يعادل 100% من سعتها. (ليس شرطاً أن تكون من شحنة واحدة، فاستهلاك 50% اليوم و50% غداً يعتبر دورة شحن واحدة). كلما زاد هذا الرقم، زاد تدهور البطارية.
• السعة المتبقية (Remaining Capacity): هي كمية الطاقة الموجودة في البطارية في اللحظة الراهنة.

الحصول على معلومات بطارية جهازك

#

وللحصول على كل تلك المعلومات ومعرفة نوع البطارية وغيرها يمكنك اتباع الخطوات التالية:

وبعدها يمكنك قراءة الملف او اعطاءه لاي خدمة ذكاء اصطناعي تقرأه لك في حال لم تكن مهتما بتعلم ذلك.

تسوق من Amazon الآن واستمتع بأقوى عروض رمضان!

خرافات شائعة حول البطاريات

#

ننتقل إلى قائمة النصائح المتداولة التي لا تتجاوز كونها رواسب من زمن النيكل لا تنفع بل قد تضر جهازك وتخرب عليك بطاريتك التي تحاول حمايتها.

اشحن الهاتف الجديد لـ 8 ساعات قبل استخدامه.

#

الحقيقة: هذه من بقايا عصر النيكل فقد كانت تلك تحتاج للشحن الطويل الأول (8 ساعات أو أكثر) لغرض تنشيط المواد الكيميائية التي قد تخمل أثناء التخزين، ولضمان موازنة الجهد بين خلاياها الداخلية.. بطاريات الليثيوم تأتي مشحونة وجاهزة، ويمكنك استخدامها فور إخراجها من العلبة دون أي تأثير على عمرها.

ترك الهاتف في الشاحن طوال الليل يؤدي لانفجاره أو تلفه.

#

الحقيقة: هذه من البقايا أيضا ففي عصر بطاريات النيكل والشواحن “الغبية” القديمة التي كانت تفتقر لدوائر الفصل التلقائي، يستمر تدفق الطاقة وتسخين البطارية حتى التلف. في حين الأجهزة الحديثة مزودة بشريحة (BMS) تقطع التيار بمجرد وصول الشحن لـ 100%. الضرر الوحيد الطفيف هو الحرارة الناتجة عن بقاء الشاحن متصلاً، لكن لا خطر من “الانفجار” بسبب الشحن الزائد.

يجب إفراغ البطارية تماماً حتى 0% قبل إعادة شحنها.

#

الحقيقة: كان هذا التصرف الصحيح لحماية بطاريات النيكل من أثر الذاكرة لكن الآن هذا هو أكبر خطأ قد ترتكبه بحق بطارية الليثيوم. إفراغها للصفر يسبب إجهادا كيميائيا شديدا. الأفضل هو إبقاء الشحن بين 20% و80%.

إغلاق التطبيقات في الخلفية يحسن عمر البطارية.

#

الحقيقة: في الهواتف الحديثة، إغلاق التطبيقات يستهلك طاقة أكبر عند إعادة فتحها من جديد. النظام يقوم بـ “تجميد” التطبيقات الخلفية بذكاء دون استهلاك طاقة تذكر.

استخدام شاحن غير أصلي سيدمر البطارية.

#

الحقيقة: يمكنك استخدام أي شاحن من ماركة موثوقة (مثل Anker أو Samsung أو Apple) حتى لو لم يكن الشاحن الذي جاء مع الجهاز، طالما أنه يدعم المعايير المطلوبة. الخطر الحقيقي هو في الشواحن المقلدة رخيصة الثمن التي تفتقر لمعايير الأمان مثل العزل الكهرومغناطيسي الذي يمنع تسرب تيار 220 فولت القاتل لهاتفك، ومواد التصنيع المقاومة للحريق التي تمنع اشتعال الشاحن عند حدوث ماس كهربائي.

هذا النقص يحول الشاحن إلى تهديد مباشر قد يسبب صعقا كهربائيا للمستخدم، أو يتلف شريحة الشحن الداخلية للجهاز، وصولاً إلى خطر انفجار البطارية أو نشوب حريق في المنزل نتيجة تذبذب التيار والحرارة المفرطة. ولهذا السبب أيضًا عليك الحذر من شراء البطاريات المقلدة لأنها بافتقارها لتلك المعايير قد تكون قنبلة موقوتة تتسبب في حريق أو حتى في انفجار حقيقي.

وضع البطارية في “الفريزر” (المجمد) يحييها من جديد.

#

الحقيقة: هذه خرافة خطيرة جدا. البرودة الشديدة والتدفئة المفاجئة قد تؤدي لتكثف الرطوبة داخل البطارية وانفجارها أو تلف دوائرها تماماً.

كل ما تحتاجه يوصلك لباب بيتك في دقائق! 🚀
استعمل كود CAE11 واستمتع بخصم خاص على تطبيق NowNow

الخرافة الأكبر: لا تستعمل جهازك وهو في الشاحن

#

وهي الأوسع انتشارا يكررها المختص والجاهل لأن فيها بعض الحقيقة لكن جهل تفاصيل سيكون سببا في استنزاف بطاريتك وذلك تماما ما حصل معي. ففي الأجهزة الحديثة لا يكون الاستهلاك في حال امتلاء البطارية مستمرا منها أي تواصل البطارية سحب الكهرباء وانت تسحب من البطارية، فالأمر مختلف بفضل تقنية “تجاوز البطارية” (Bypass Mode) حيث تقوم شريحة إدارة الطاقة (BMS) بتوجيه الكهرباء من الشاحن مباشرة إلى اللوحة الأم والمعالج بمجرد اكتمال الشحن أو وصوله لمستوى معين، مما يجعل البطارية في حالة “راحة” تامة وكأن الجهاز يعمل ككمبيوتر مكتبي.

مصادر الحرارة والضرر الحقيقي

#

لكن الخطر كل الخطر هنا من شيء واحد هو الحرارة الناتجة من سحب الكهرباء لاسباب منها:

• القيام بالمهام الثقيلة (كالألعاب) بالتزامن مع عملية شحن نشطة: في هذه الحالة، يضطر النظام لسحب تيار عالٍ جدا لتغذية المعالج وكرت الشاشة وفي نفس الوقت شحن الخلايا مما يجعل البطارية تجهد كيميائيا وحراريا بسبب ضغط عمليتي “التعبئة والتفريغ” المتزامنة قبل وصولها لمرحلة التجاوز (Bypass).
• رداءة جودة الجهاز وتصميمه: في الأجهزة الرخيصة، تكون الدوائر الكهربائية ذات جودة سيئة لا تتحمل تدفق التيار العالي القادم من المقبس، فتسخن منطقة توصيل الطاقة بشكل مفرط، وبما أن البطارية قريبة فيزيائيا من هذه القطع، تنتقل الحرارة إليها فتبدأ عملية الشيخوخة الكيميائية المتسارعة.
• تذبذب التيار الكهربائي: إذا كانت الكهرباء الآتية من المقبس غير مستقرة، فإنها تضع ضغطاً هائلا على دوائر التنظيم داخل الجهاز، مما يولد حرارة إضافية ويؤثر على استقرار “شريحة الحماية”، وهو ما قد يلحق ضررا غير مباشر بالبطارية حتى وإن كانت في وضعية الراحة.

لذلك اترك وضع البطارية فقط للحالات التي تحتاجه فيها ولا تجعله الأصل في معاملتك لجهازك فاستعمال البطارية لا يؤدي إلا لزيادة دورات الشحن التي تأكل البطاريات أكلا إذ وصل جهازي ل 150 دورة شحن لاني فقط استعمل الابتوب في وضع البطارية وهو ما يجعل نسبة صحة البطارية منطقيا.

حول أفكارك إلى واقع مع Replit في ثوان!

الحلول والنصائح

#

الالتزام بنطاق الشحن (20-80%)

#

تعمل بطاريات الليثيوم بأفضل كفاءة كيميائية عندما تظل نسبة الشحن في المنطقة الوسطى. شحن البطارية حتى 100% يضع الخلايا تحت جهد كهربائي مرتفع يسرع تآكلها، بينما إفراغها تحت 20% يسبب إجهاداً كيميائياً عنيفاً قد يؤدي لموت بعض الخلايا نهائياً. لذلك البقاء في هذا النطاق يقلل من وتيرة الشيخوخة الكيميائية.

تفعيل ميزة “تحديد سعة الشحن”

#

للالتزام بنطاق الشحن المذكور تحتاج الى ميزة تحديد سعة الشحن التي توفرها الان معظم الشركات الكبرى اليوم سواء في تطبيق خاص او عن طريق تعديلات في البايوس فيتاح لك إيقاف الشحن تلقائياً عند 60% أو 80%. لذا، إذا كنت بصدد شراء لابتوب جديد، فاجعل دعم هذه الميزة شرطاً أساسياً في بحثك، لأنك في حالات قليلة قد تكون سيء الحظ وتقتني جهاز يفتقر إليها، مما سيجبر بطاريتك على البقاء بنسبة 100% طوال الوقت وتحت ضغط كيميائي مستمر يعجل بنهايتها.

سحب الشاحن بعد الاستعمال

#

ثمة نقطة تقنية بالغة الأهمية يغفل عنها الكثيرون، وهي أن أغلب حلول “تحديد نسبة الشحن” هي حلول برمجية (Software-based) تعتمد على تعريفات نظام التشغيل للتحكم في شريحة الطاقة. هذا يعني أنك إذا أغلقت اللابتوب تماما وهو لا يزال متصلا بالقابس، فقد يتجاهل الجهاز تلك الإعدادات ويستمر في الشحن حتى يصل إلى 100%. لذا، لا تترك الشاحن متصلا بالجهاز بعد إغلاقه لفترات طويلة إذا كنت تريد الحفاظ على النسبة التي حددتها (60% أو 80%) وافصله بمجرد الانتهاء من العمل وإغلاق النظام.

توفير التهوية

#

تجنب تماماً استخدام اللابتوب على الأسطح اللينة كالسرير أو الوسائد فهي تعمل كعازل حراري يسد منافذ التهوية ويؤدي لارتفاع حرارة البطارية والمكونات الداخلية بشكل جنوني. الأفضل دائما هو وضع الجهاز على سطح صلب ومستو، ويفضل رفعه قليلا لضمان تدفق الهواء بانتظام.

وإذا أردت حماية قصوى، أنصحك باقتناء قاعدة تبريد تحتوي على مراوح، واحرص أن تكون ذات حجم كامل وسطح متصل فإذا كان لابتوبك ثقيلا، فإن القواعد “المفرغة” أو ذات الهيكل الضعيف تركز وزن الجهاز في مناطق ضيقة ومحددة، مما قد يؤدي مع الوقت والحرارة إلى انضغاط قاعدة اللابتوب أو تكسرها نتيجة سوء توزيع الثقل.

معايرة البطارية برمجيا

#

أحيانا يفقد نظام التشغيل قدرته على قراءة النسبة الحقيقية للطاقة نتيجة عمليات الشحن المتقطع، مما يسبب انطفاء الجهاز فجأة. لمعالجة هذا الخلل البرمجي، ينصح مرة كل شهرين بتفريغ البطارية حتى 5% ثم شحنها بالكامل وهي مطفأة حتى 100%. هذه العملية لا “تصلح” الكيمياء، بل تعيد ضبط الحساسات لتعطيك أرقاما دقيقة وموثوقة. واحيانا توفر برامج رعاية الابتوبات المقدمة من شركاتها عملية مشابهة تفعلها من خلالها.

التخزين الطويل بوضعية “نصف الشحن”

#

إذا كنت تنوي ترك الجهاز دون استخدام لفترة تتجاوز الأسبوع، فإن تركه مشحوناً بالكامل أو فارغاً تماماً هو أسرع وسيلة لإتلافه. الحالة المثالية للتخزين هي عند نسبة 50% تقريبا ففي هذه النقطة تكون المواد الكيميائية في حالة توازن واستقرار، مما يضمن أقل قدر ممكن من التحلل الذاتي ويحافظ على سلامة البطارية لحين العودة لاستخدامها.

التعامل الأمثل مع البطارية

#

قم بضبط حد الشحن في إعدادات جهازك على 60%، ثم اتركه يشحن دون استخدامه حتى يتخطى هذا الحد قليلاً ليصل إلى 70% مثلاً قبل البدء بالعمل الثقيل. الفكرة من هذه الـ 10% الإضافية هي توفير “هامش أمان” فإذا اضطررت لإغلاق الجهاز وفصله عن الكهرباء، سيفقد جزءاً بسيطاً من شحنه طبيعياً، وبوجود هذا الفارق، لن يحتاج الجهاز في المرة القادمة لإعادة الشحن من جديد للوصول إلى حد الـ 60%، بل سيدخل في وضعية “التجاوز” مباشرة فور توصيله، مما يوفر على البطارية دورة شحن قصيرة وغير ضرورية.