لیتھیم بیٹری ٹیکنالوجی کا آئی فون کی بیٹری لائف اور کارکردگی پر کیا اثر پڑتا ہے

آئی فون کے لیے لیتھیم بیٹری: بنیادی کیمسٹری، ڈیزائن کی پابندیاں، اور حقیقی دنیا میں بیٹری کا گھٹنا

ایل سی او سے این ایم سی ملاوٹ تک: کیسے کیتھوڈ کی ترقی نے توانائی کی کثافت اور حرارتی مستحکمی میں بہتری لائی

آئی فون کے ابتدائی ماڈلز میں استعمال کیا گیا لتیم بیٹریاں لیتھیم کوبالٹ آکسائیڈ (LCO) کیتھوڈز کے ساتھ۔ یہ چھوٹی جگہوں میں بہت زیادہ طاقت کو سمیٹنے کے لیے بہترین تھے، لیکن جب انہیں 4.2 وولٹ سے زیادہ چارج کیا جاتا تو ان میں سنگین استحکام کے مسائل پیدا ہوتے تھے۔ تیز رفتار چارجنگ بیٹری سیلوں کے اندر حرارتی غیرمستحکم حالت (تھرمل رن اے وے) اور ڈینڈرائٹ کی نشوونما جیسے خطرناک مسائل کا باعث بن سکتی تھی۔ اس وقت کے بعد بہت کچھ تبدیل ہو چکا ہے۔ موجودہ آئی فون ماڈلز میں نکل-منگنیز-کوبالٹ (NMC) کیتھوڈ کے مرکبات استعمال کیے جاتے ہیں۔ اس نئی فارمولے سے کوبالٹ کے استعمال میں تقریباً 60 فیصد کمی آئی ہے اور ساتھ ہی نکل کے کردار میں اضافہ ہوا ہے۔ IEC 62133-2 معیارات کے مطابق کی گئی آزمائشیں ظاہر کرتی ہیں کہ اس تبدیلی کی وجہ سے بیٹریاں 500 چارج سائیکلوں کے بعد اپنی چارج گنجائش کو تقریباً 20 فیصد بہتر طریقے سے برقرار رکھتی ہیں۔ منگنیز بیٹری کی ساخت کو مستحکم رکھنے اور درجہ حرارت بڑھنے پر آکسیجن کے بے قابو خارج ہونے کو روکنے میں مدد دیتا ہے۔ نکل بے ضرر حالت میں زیادہ وولٹیج کے سطح تک پہنچنے کی اجازت دیتا ہے۔ یہ تمام بہتریاں مل کر ان نہایت پتلی فون باڈیز کے اندر بہتر حرارت کے انتظام (ہیٹ مینجمنٹ) کو یقینی بناتی ہیں۔ یہ بہت اہم ہے کیونکہ ایپل اپنے آلات کے اندری جگہ کو مسلسل چھوٹا کرتی رہتی ہے، جبکہ اپنے تمام آلات سے اب بھی وہی کارکردگی حاصل کرنا چاہتی ہے۔

الٹرا پتلی شکل و صورت بمقابلہ حرارتی انتظام: آئی فونز کیوں سائز کو ٹھنڈا کرنے پر ترجیح دیتے ہیں

جب ڈیزائن کی بات آتی ہے تو ایپل پتلی ڈیزائن کو سب سے اہمیت دیتی ہے، نہ کہ جدید حرارتی انتظام (تھرمل مینجمنٹ) پر توجہ مرکوز کرنے پر۔ آئی فونز کو دیکھیں — ان میں حرارتی انٹرفیس مواد (تھرمل انٹرفیس میٹیریلز) کے لیے صرف تقریباً 1.5 ملی میٹر جگہ مختص کی گئی ہے، جو زیادہ تر فلیگ شپ اینڈرائیڈ فونز کے مقابلے میں تقریباً دو تہائی کم ہے۔ اس قسم کی پابندی کی وجہ سے، جب یہ ڈیوائسز 4K ویڈیوز کا ایکسپورٹ کر رہی ہوتی ہیں یا آگمنٹڈ ریئلٹی (AR) ایپلیکیشنز چلا رہی ہوتی ہیں، تو ان کے اندر درجہ حرارت 8 سے 12 درجہ سیلسیس تک بڑھ سکتا ہے۔ فون میں گرافائٹ ہیٹ اسپریڈرز اور الومینیم باڈی موجود ہیں جو حرارت کو منسلک طور پر منتشر کرنے میں مدد دیتے ہیں، لیکن جب کام کا بوجھ طویل عرصے تک جاری رہتا ہے تو یہ اقدامات کافی نہیں ہوتے۔ اس کے نتیجے میں بیٹری کی عمر بھی تیزی سے کم ہو جاتی ہے۔ طبیعیات کے کچھ بنیادی قوانین کے مطابق، اگر ایپل کو تانبا ہیٹ پائپس یا ویپر چیمبرز جیسے بہتر کولنگ حل چاہیے تو ان کے فونز کو تقریباً 40 فیصد موٹا ہونا پڑے گا، جو ان کے معروف چپکے اور خوبصورت ڈیزائن معیارات کے بالکل خلاف ہوگا۔ دلچسپ بات یہ ہے کہ 2023 میں اسٹیٹسٹا کی حالیہ صارفین کی تحقیق کے مطابق، تقریباً 78 فیصد لوگ بہتر حرارتی کارکردگی والے ڈیوائسز کے مقابلے میں پتلے ڈیوائسز کو ترجیح دیتے ہیں، اگرچہ وہ جانتے ہیں کہ پتلے ڈیوائسز کی بیٹریاں وقتاً فوقتاً تیزی سے خراب ہو جاتی ہیں۔

عملی طور پر بیٹری کا ڈیگریڈیشن: صحت کی حالت (SoH)، استعمال کی جانے والی گنجائش، اور ایپل کی رپورٹنگ کی حدود کو سمجھنا

کیمیائی عمر بڑھنے کے عوامل: SEI کا بڑھنا، لیتھیم پلیٹنگ، اور ان کا آئی فون کی بیٹری کی عمر پر اثر

اصل میں آئی فون کی بیٹریوں کے اندر دو ایسی چیزیں ہوتی ہیں جو وقت کے ساتھ غیر واپسی ہو جاتی ہیں: سولڈ الیکٹرولائٹ انٹرفیس (SEI) لیئر کا بڑھنا اور جسے دھاتی لیتھیم پلیٹنگ کہا جاتا ہے۔ جب ہم اپنے فون کا استعمال شروع کرتے ہیں تو، ابتدائی چارجنگ سائیکلوں کے دوران SEI لیئر قدرتی طور پر تشکیل پانا شروع ہو جاتی ہے۔ لیکن جب ہم بیٹری کو جاری طور پر چارج اور ڈس چارج کرتے رہتے ہیں تو یہ لیئر مسلسل موٹی ہوتی رہتی ہے، جس کی وجہ سے فعال لیتھیم آئنز کم ہوتے جاتے ہیں اور بیٹری کو بڑھتے ہوئے داخلی مزاحمت کے خلاف زیادہ محنت کرنی پڑتی ہے۔ دوسرا مسئلہ وہ حالات ہیں جن میں چارجنگ کی جاتی ہے، جیسے کہ 10 درجہ سیلسیس سے کم درجہ حرارت کے موسم میں، عام سے زیادہ تیز چارجنگ کی رفتار سے، یا جب بیٹری تقریباً مکمل طور پر چارج ہو چکی ہو۔ اس سے اینوڈ کی سطح پر ردعمل کرنے والے دھاتی لیتھیم کے جماؤ پیدا ہوتے ہیں، جو نہ صرف مستقبل کے چارجنگ سائیکلوں کے لیے دستیاب لیتھیم کو کم کرتے ہیں بلکہ بیٹری کے اندر چھوٹے چھوٹے شارٹ سرکٹس بھی پیدا کرتے ہیں۔ زیادہ تر صارفین نوٹس کرتے ہیں کہ عام حالات میں ان کی بیٹری کی گنجائش ہر سال تقریباً 3 سے 5 فیصد تک کم ہو جاتی ہے۔ تاہم، اگر بیٹری کو مسلسل 35 درجہ سیلسیس سے زیادہ گرم ماحول میں رکھا جائے تو، کچھ صنعتی معیارات کے مطابق، یہ نقصان درحقیقت دوگنا ہو سکتا ہے۔ ان مسائل کو خاص طور پر ناقابل برداشت بنانے والی بات یہ ہے کہ دوسرے حصوں کے جسمانی پہننے اور ٹوٹنے کے برعکس، یہ کیمیائی تبدیلیاں وقت کے ساتھ جمع ہوتی رہتی ہیں اور انہیں الٹا نہیں کیا جا سکتا، حتیٰ کہ ان فونز کے لیے بھی جن کا استعمال کم کیا جاتا ہو۔ صرف دو سال تک شیلف پر رکھے جانے کے بعد بھی، بہت سے آئی فونز میں صحت کے گھٹنے کے واضح اشارے دیکھے جا سکتے ہیں۔

بیٹری کی صحت' کا فیصد قابل استعمال گنجائش کا براہ راست پیمانہ کیوں نہیں ہے — اور یہ درحقیقت کیا ظاہر کرتا ہے

ایپل کے ذریعہ ظاہر کیا گیا بیٹری کی صحت کا فیصد دراصل بیٹری کی گنجائش کو براہ راست ناپنے کا اشارہ نہیں ہوتا۔ بلکہ یہ بیٹری کے وولٹیج تبدیلیوں کے جواب دینے کے انداز، وقت کے ساتھ اس کے اندرونی مزاحمت کے طرزِ عمل، اور اس کے حرارتی تاریخ کو مدنظر رکھتے ہوئے اور اسی دوران UL 2580 حفاظتی معیارات پر پورا اترنے کی بنیاد پر مبنی ہوتا ہے۔ جب ہم 100% دیکھتے ہیں تو اس کا مطلب ہے کہ وولٹیج کی استحکامیت کے لحاظ سے تمام چیزیں عام پیرامیٹرز کے اندر کام کر رہی ہیں۔ تقریباً 85% پر، بیٹری کے توانائی خرچ کرنے کے انداز میں قابلِ ذکر فرق نظر آتا ہے، حالانکہ اس کا یہ مطلب نہیں ہے کہ کہیں نہ کہیں بالکل 15% گنجائش ضائع ہو گئی ہے۔ ایپل کے لیے سب سے اہم بات ڈیوائسز کو قابلِ اعتماد رکھنا ہے، نہ کہ اعداد و شمار کے بارے میں انتہائی درستگی برقرار رکھنا۔ اسی لیے وہ تجویز کرتا ہے کہ جب بیٹری کی صحت 80% تک گر جائے تو سروس حاصل کی جائے۔ یہ صرف اس لیے نہیں کہ 20% گنجائش غائب ہو گئی ہے، بلکہ اس لیے کہ چارجنگ کے دوران وولٹیج میں کمی جیسی چیزیں محفوظ آپریشن کے لیے مسئلہ خیز ہونے لگتی ہیں۔ اس لیے اگر دو آئی فونز ایک جیسا صحت کا فیصد ظاہر کرتے ہیں تو بھی ان کی اصل بیٹری کی عمر قابلِ ذکر حد تک مختلف ہو سکتی ہے، جو صارفین کے استعمال کے انداز، روزانہ کے درجہ حرارت کی صورتحال، اور کبھی کبھار ڈیوائسز کے درمیان سافٹ ویئر کی کیلنڈریشن میں چھوٹے چھوٹے فرق کی وجہ سے ہوتی ہے۔

درجہ حرارت اور چارجنگ کے عادات: صارفین کے لیے لیتھیم بیٹری کی عمر بڑھانے کے لیے اہم عوامل جن پر ان کا مکمل کنٹرول ہوتا ہے (آئی فون کے لیے)

حرارت کا اثر: 35°C سے زیادہ درجہ حرارت پر مستقل استعمال سے حقیقی دنیا کے استعمال میں بیٹری کے تخرُب کی شرح دوگنی ہو جاتی ہے

آئی فونز کو مستقل طور پر 35 درجہ سیلسیس سے زیادہ درجہ حرارت پر چلانا ان کی بیٹریوں کے لیے بہت بری خبر ثابت ہوتی ہے۔ امریکہ کے محکمہ توانائی کی تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ جب فونز زیادہ گرم ہو جاتے ہیں تو ایک ایسی چیز جسے 'SEI لیئر' کہا جاتا ہے، تیزی سے بڑھنے لگتی ہے اور لیتھیم الیکٹروڈز پر جم جاتا ہے، جس کی وجہ سے ہمارے آلات کو چارج کرنے کی مجموعی تعداد کم ہو جاتی ہے، یہاں تک کہ وہ طاقت کھونے شروع نہ کر دیں۔ یہ مسئلہ اس لیے مزید سنگین ہو جاتا ہے کیونکہ آئی فونز میں اندرونی کولنگ سسٹم موجود نہیں ہوتے۔ اس وجہ سے یہ GPS کے ذریعے راستہ تلاش کرتے وقت، موبائل پر کھیل کھیلتے وقت، یا گرم مقامات پر بیٹھے ہوئے وائرلیس چارجنگ کرتے وقت خاص طور پر حساس ہو جاتے ہیں۔ صرف دھوپ والے دن میں کار کو کھڑا کرنا یا آئی فون کو دھوپ کے تحت ڈیش بورڈ پر رکھنا بھی اس کے اندرونی درجہ حرارت کو 50 درجہ سیلسیس سے تجاوز کر سکتا ہے، جس سے بیٹری کے اجزاء کو غیر واپسی کے قابل نقصان پہنچ سکتا ہے۔ ان لوگوں کے لیے جو چاہتے ہیں کہ ان کے فون لمبے عرصے تک چلتے رہیں، کچھ آسان اقدامات ہیں جنہیں یاد رکھنا قابلِ توجہ ہے۔ جہاں تک ممکن ہو، براہِ راست دھوپ کے تحت چارجنگ نہ کریں اور طلب کرنے والی ایپس نہ چلائیں۔ شہر میں گھومتے وقت بیک گراؤنڈ ایپ ریفریش فیچرز کو بند کر دیں۔ اور لمبے عرصے تک چارجنگ کرنے سے پہلے حفاظتی کیسز کو اتار دینا نہ بھولیں، کیونکہ یہ اکثر گرمی کو آلے کے اندر پھنسا دیتے ہیں۔

20%-80% کا اصول دوبارہ غور کیا گیا: ڈیپتھ آف ڈسچارج کے شواہد اور عملی چارجنگ کی رہنمائی

جزوی چارجنگ لیتھیم آئن بیٹری کی عمر کو نمایاں طور پر بڑھاتی ہے۔ "جوئرنل آف دی الیکٹرو کیمیکل سوسائٹی" میں شائع ہونے والی تحقیقات سے ثابت ہوتا ہے کہ جوئرنل آف دی الیکٹرو کیمیکل سوسائٹی ڈیپتھ آف ڈسچارج کو 0-100% کے بجائے 20-80% تک محدود کرنا کیتھوڈ کے لیٹسٹرین کو کم کرنے اور لیتھیم پلیٹنگ کو روکنے کے ذریعے کل حاصل کی جانے والی سائیکلوں کو تین گنا بڑھا سکتا ہے۔ روزمرہ کے آئی فون کے استعمال کے لیے:

• خاص طور پر رات بھر کے دوران، 100% تک پہنچنے سے پہلے چارجر کو منسلک کرنا بند کر دیں، کیونکہ مکمل چارج پر قائم رہنا اینوڈ کے ممکنہ وولٹیج کو بڑھاتا ہے اور جانبی رد عمل کو تیز کرتا ہے
• اپنے آئی فون کو تقریباً 20% پر دوبارہ چارج کریں، اور گہری ڈسچارج سے گریز کریں جو کیتھوڈ کی ساخت پر دباؤ ڈالتی ہے
• ممکن بنانا بہتر بنایا گیا بیٹری چارجنگ جو آپ کی روزمرہ کی عادتوں کو سیکھ کر آخری چارجنگ کو 100% تک موخر کر دیتا ہے جب تک کہ ضرورت نہ ہو—بلند وولٹیج کی حالت میں گزارے گئے وقت کو کم کرتا ہے بغیر کسی رویے میں تبدیلی کے