Si/C-piihiili-anodi lisää älypuhelimen akun kapasiteettia, mahdollistaa nopean latauksen ja ohuemman rakenteen. Kerromme tekniikan haasteista ja kestävyydestä.
© A. Krivonosov
Valtaosa nykyälypuhelimista luottaa yhä litiumioniakkuun, jonka anodina on hiili (grafiitti). Viime vuosina on kuitenkin saanut jalansijaa uudempi ratkaisu: puhtaan grafiitin korvaaminen piin ja hiilen komposiitilla. Idea on selkeä. Pii pystyy sitomaan moninkertaisesti enemmän litiumioneja kuin grafiitti, mutta se pyrkii muodonmuutoksiin; hiili toimii tukirakenteena, joka auttaa anodia säilyttämään muotonsa. Tuloksena on suurempi energiatiheys ilman, että rakenteellinen vakaus kärsii.
Periaate ei muutu: latauksessa litiumionit siirtyvät anodille, purkautuessa ne palaavat katodille. Ero on siinä, että piihiili-anodi voi ottaa vastaan enemmän ioneja samaan massaan nähden. Pelkkä grafiitti osuu kattoon aiemmin.
Silmiinpistävin hyöty Si/C-kennoissa on suurempi kapasiteetti samassa koossa. Joidenkin julkaisujen mukaan identtiseen muotoon mahtuu noin 20–25 % enemmän varausta kuin tavallisessa litiumioniratkaisussa. Tämä antaa valmistajille liikkumavaraa: pidentää käyttöikää tai pitää keston ennallaan ja ohentaa laitetta.
Lisäetuna on mahdollisesti nopeampi lataus. Koska piihiili-anodi kykenee ottamaan litiumioneja sisään nopeammin, insinöörit voivat käyttää aggressiivisempia latausprofiileja. Näitä akkuja kuvataan myös kestävämmiksi—kuluminen lataus–purkaussyklien aikana vähenee—kun materiaali on suunniteltu oikein. Ja mikä tärkeintä, Si/C-tekniikka säilyttää, tai jopa pienentää, laitteen paksuutta samalla kun kapasiteetti pysyy korkeana.
Lupaavuudestaan huolimatta Si/C-akuilla on todellisia teknisiä kipukohtia. Kun pii litiatoituu, se voi laajeta jopa kolminkertaiseksi ja kasvattaa materiaalin sisäisiä jännityksiä; ilman fiksuja ratkaisuja rakenne vaurioituu. Vaikka hiili auttaa vakauttamaan anodia, jonkinasteinen rapautuminen ajan mittaan kuuluu kuvaan.
Valmistus on myös monimutkaisempaa ja kalliimpaa. Koostumuksen, nanopartikkelien koon, pinnoitteiden laadun ja piin kiinnittymisen metalleihin on oltava tarkasti hallinnassa. Se vaikeuttaa massatuotantoa ja nostaa kustannuksia.
Lisäksi pitkäaikaista luotettavaa kenttädataa ei vielä ole laajasti saatavilla. Valmistajat viittaavat parannuksiin, mutta merkittävä osa testauksesta tapahtuu edelleen laboratoriossa eikä arjen käytössä.
Piihiiliakut ovat yksi lupaavimmista suunnista puhelimille, jotka tavoittelevat pidempää käyttöä ja ohuempaa muotoa. Niiden valttina on korkeampi energiatiheys vakaassa muodossa, mahdollisuus nopeampaan lataukseen ja vahvemmat suorituskykymittarit. Vaihtokauppa on silti todellinen: piin laajeneminen, vaikeampi valmistus ja rajallinen näyttö pitkästä kenttäkäytöstä.
Jos ostat puhelimen tänään, Si/C-akku on miellyttävä lisä—ei ikiliikkujan lupaus. Kannattaa arvioida laite kokonaisuutena: lämmönhallinta, latausstrategia ja se, miten suorituskyky pysyy kuukausi kuukaudelta. Si/C vie suuntaa kohti tulevaa, mutta sen pitää vielä lunastaa paikkansa arjessa. Käytännössä tasapaino voittaa aina yhden näyttävän speksin.