152月2019

みんな5Gに興奮しています。 そして正当な理由があります。 私たちが4G LTEを使って私たちのスマートフォンでできることは、5G時代の中でより大きく、より良いものに成長するでしょう。 瞬く間に巨大なテキストや画像ファイルを送受信することができます。 映画全体が数秒でダウンロードされます。 要するに、5Gは私達のスマートフォンをビジネス生産性ツールとしてそして娯楽プラットフォームとして非常にもっと有用にするでしょう。 私はあなたについては知りませんが、私は待つことができません。

一つだけあります。 5Gの優れた経験は、バッテリーの電源がなければ実現できません。

残念ながら、電池はスマートフォン時代の大きな障害となっています。 爆発や火災は、まれですが深刻な問題です。 そのような事故の1つは多すぎます。

ちょっとした歴史:1991で商業的に導入されたリチウムイオン電池は、ニッケルカドミウムやニッケル水素などの前世代の技術を大きく上回る進歩を遂げ、4G LTE時代を可能にしました。 しかし、5Gの時代には、リチウムイオン電池は5G対応テクノロジの連鎖の中で最も弱い部分として露出される危険性があります。

この迫り来る大惨事は秘密です。 私が話しているスマートフォンメーカーとネットワーク事業者は、5Gと携帯電話に課される要求について懸念しています。 彼らは何かをしなければならないことを知っています。 しかしなに?

研究者たちは、固体電池やナノ材料を使った電池など、画期的な電池技術を開発するために昼夜を問わず取り組んでいます。 しかし、バッテリーの飛躍的進歩には、10年以上、そして何十億ドルもの投資が必要です。 これらの次世代電池を大量に展開する準備ができるまでには、さらに多くの作業が必要です。 現実的には、リチウムイオン電池を搭載したスマートフォンで5Gが登場するという事実を受け入れる必要があります。 唯一の賢明なアプローチは、それらが新しい時代に向けられることができるのと同じくらい準備ができているそれらの電池を取得することです。

簡単に言えば、ここに問題があります:すべての電池は電解質と呼ばれる物質の中に陰極と陽極を持っています。 充電中、イオンは電解質を通ってカソードからアノードに移動する。 リチウムイオン電池では、樹枝状結晶と呼ばれる小さな木のような成長が繰り返しの充電サイクルにわたってアノード上に形成されることがあります。 これらの樹枝状結晶は非常に大きく成長することがあり、それらが最終的に突き抜け、陰極に触れ、電気的短絡を引き起こし、爆発や火災を引き起こす可能性があります。 樹枝状結晶の形成は、急速充電や過充電など、バッテリにストレスを与える要因によって加速されます。 これらのストレスによる損傷は時間の経過とともに蓄積します。

5Gは、いくつかの要因により、これまでにないほどバッテリーにストレスをかけます。

  • 5Gのより高い周波数帯はより多くの電力を必要とします。 5Gは、3 GHzから6 GHzまでおよび24 GHz以上の新しい周波数帯域を含みます。 消費電力は周波数とともに直線的に増加するため、たとえば900 MHzから6 GHzに移動すると、5 xの電力需要の増加は他のすべてと同じになります。
  • データトラフィックは大幅に増加します。 5Gは非常に効率的ですが、スループット率は高くなり、ディスプレイは大きくなります。 毎秒1 Gbitを超えるレートで、より多くのビットがストリーミングされるため、追加の電力が必要になります。
  • 5Gアプリは、約1ミリ秒という短い待ち時間を必要とします。 たとえば、大画面でビデオをストリーミングすると、プロセッサとバッテリのアイドル時間が大幅に短縮されます。 それはより大きな電力消費を意味します。
  • 5Gでは、ランドスケープ全体にアンテナをより密に配置する必要があります。キャリアがアンテナを追加するまでは、携帯電話とそのバッテリーの動作はさらに困難になります。

全体として、ネットワーク事業者は、電力需要の25%から50%の増加を予測しています。

準備

ただし、インテリジェントなバッテリ管理ソフトウェアが実装されているのであれば、望みはあります。 最初のステップはバッテリーへのストレスを減らすことです。 2つ目は、問題が発生する前に危険が発見されるように、バッテリーの状態を監視することです。 これらの双子のタスクは、原則として単純ですが、実際には困難です。

職場での化学プロセスを測定するために、一種のメッセンジャーとしてバッテリーを充電する電流を利用することは可能です。 ソナーに似た原理を適用することによって、電池内の化学反応についての電流のエコーから情報を取り出すことが可能です。 その情報に基づいて、反応を調整してパフォーマンスを向上させることができます。 これらの同じ信号は、電気的短絡を引き起こす樹状突起形成など、発生している問題に関する情報も中継します。

バッテリのストレスを軽減し、バッテリの状態を監視することで、バッテリ寿命を2倍にすることは合理的な期待です。 ほとんどの携帯電話のバッテリーは500充電サイクルで定格されていますが、それは1000に増やすことができます。 バッテリー寿命が改善できるのはそれだけではありません。 バッテリーを充電して再充電すると、サイズが大きくなり、おそらく10パーセントの容量が増えます。 インテリジェントなバッテリ管理により、この膨張を半分に抑えることができます。

簡単に言うと、インテリジェントなバッテリ管理はすべてのスマートフォンにとって必須です。 バッテリーの健康と安全を確保するためのより良い仕事をするものは他にありません。 私たちが5Gの到着を待っているので、インテリジェントな電池管理が今日ここにあるとき、電池化学技術のゆっくりとした進歩に絶望するか、焦る必要はありません。