لماذا البطاريات فائقة النحافة هي الحل المفضل للبطاقات الذكية？

في عصر الأمن الرقمي والمعاملات غير النقدية، أصبحت البطاقات الذكية أداة أساسية للمصادقة وتحديد الهوية والمعاملات المالية. وفي حين أن معظم البطاقات الذكية تعمل بدون مصدر طاقة داخلي، إلا أن بعض التطبيقات المتقدمة تتطلب بطارية فائقة النحافة مدمجة لتعزيز الوظائف. ولكن لماذا تعتبر البطاريات فائقة النحافة للبطاقات الذكية الخيار المفضل؟

مقدمة في البطاقات الذكية

البطاقات الذكية عبارة عن بطاقات بلاستيكية مزودة برقاقات إلكترونية مدمجة تخزن البيانات وتعالجها. وهي تُستخدم عادةً في الأعمال المصرفية والرعاية الصحية والاتصالات السلكية واللاسلكية والتحكم في الدخول. يمكن للبطاقات الذكية تخزين المعلومات الشخصية وتفاصيل الحساب والسجلات الطبية وبيانات الاعتماد الأمنية. توفر هذه البطاقات طريقة آمنة ومريحة لتبادل المعلومات إلكترونياً.

لماذا تحتاج البطاقات الذكية إلى بطاريات؟ 

تستمد البطاقات الذكية القياسية غير التلامسية الطاقة من تقنية تحديد الهوية بالترددات الراديوية (RFID) أو تقنية NFC (الاتصال قريب المدى) عندما تكون على مقربة من قارئ. ومع ذلك، تخدم البطاقات الذكية المزودة ببطاريات تطبيقات أكثر تقدماً، مثل:   

1. بطاقات عرض كلمة المرور لمرة واحدة (OTP) - تُستخدم للمصادقة الآمنة في المعاملات المصرفية والمعاملات عبر الإنترنت.       
2. البطاقات الذكية البيومترية - مستشعرات بصمات الأصابع المدمجة للتحكم الآمن في الوصول.     
3. البطاقات الذكية لشاشة عرض الحبر الإلكتروني - تُستخدم في البطاقات المالية لعرض رموز CVV الديناميكية.
4. بطاقات RFID النشطة - البطاقات التي تبث إشارات بشكل مستمر لأغراض التتبع أو الأمان. 

بالنسبة لهذه التطبيقات، توفر بطارية ليثيوم مدمجة فائقة النحافة الطاقة اللازمة للتشغيل المتواصل.

مزايا البطاريات فائقة النحافة للبطاقات الذكية

1. الحد الأدنى من السماكة للتكامل السلس

السبب الرئيسي لاستخدام بطاريات الليثيوم فائقة النحافة في البطاقات الذكية هي عامل الشكل المدمج. بسماكة منخفضة تصل إلى 0.4 مم إلى 0.6 مم، تتناسب هذه البطاريات مع أبعاد البطاقة الذكية ISO 7810 القياسية (0.76 مم) دون المساس بالمرونة أو المتانة. 

2. عمر بطارية طويل واستهلاك منخفض للطاقة

تم تصميم بطاريات البطاقة الذكية لتدوم عدة سنوات، حسب الاستخدام. تحتوي بطاريات الليثيوم فائقة النحافة على:

• كثافة طاقة عالية، مما يسمح باستخدام أطول بين الشحنات.
• معدل تفريغ ذاتي منخفض، مما يضمن لك وقت استعداد طويل. 
• كفاءة في استهلاك الطاقة لدعم متطلبات الطاقة الدورية (على سبيل المثال، المسح البيومتري أو توليد كلمة مرور لمرة واحدة). 

3. تصميم مرن وقابل للتخصيص

بطاريات مخصصة فائقة النحافة يمكن تصنيعها بأشكال وأحجام مختلفة لاستيعاب تصميمات بطاقات ذكية محددة. الشركات المصنعة مثل لاندزل متخصصون في بطاريات الليثيوم المخصصةمما يضمن التكامل التام مع مختلف تطبيقات البطاقات الذكية  .

4. أداء موثوق به في الظروف القاسية

بطاريات ليثيوم فائقة النحافة قائمة على الليثيوم توفر ثباتًا فائقًا في درجة الحرارة، مما يجعلها مثالية ل البطاقات الذكية المستخدمة في مناخات مختلفة. يمكن أن تتحمل درجات حرارة تتراوح بين -20 درجة مئوية إلى 60 درجة مئويةمما يضمن أداءً متواصلاً دون انقطاع.

5. خيارات قابلة للشحن وغير قابلة للشحن

تأتي البطاريات فائقة النحافة للبطاقات الذكية في نوعان رئيسيان:

• بطاريات غير قابلة للشحن (أساسية) - تُستخدم عادةً في بطاقات عرض OTP وبطاقات RFID النشطة حيث تكون الطاقة مطلوبة لمدة 3-5 سنوات دون إعادة الشحن.
• البطاريات القابلة لإعادة الشحن (الثانوية) - تُستخدم في البطاقات الذكية البيومترية وبطاقات العرض التفاعلية حيث يتطلب الاستخدام المتكرر خيار إعادة الشحن. 

التطبيقات التي تستفيد من البطاريات فائقة النحافة:

• ميزات الأمان الديناميكية: تعزز البطاقات المزودة برموز أمان متغيرة معروضة على شاشات مدمجة حماية المستخدم من الاحتيال.

• التعريف التفاعلي: المعرفات التي تعرض معلومات المستخدم أو تحديثات الحالة في الوقت الفعلي.

• حلول الدفع المتقدمة: البطاقات القادرة على توليد كلمات مرور لمرة واحدة أو التواصل مع الأجهزة المحمولة لإجراء معاملات آمنة.

كيف يتم إعادة شحن بطاريات البطاقة الذكية؟

1. الحث بالتردد اللاسلكي (الشحن بدون تلامس):
   

   • الآلية: تحصد معظم البطاقات الذكية غير التلامسية (على سبيل المثال، تلك المستخدمة في العبور أو الدخول) الطاقة من مجال التردد اللاسلكي للقارئ (RF) عبر هوائي مدمج. تعمل هذه الطاقة على تشغيل الشريحة أثناء المعاملات ويمكنها أيضًا إعادة شحن بطارية صغيرة أو مكثف فائق إذا كانت البطاقة تحتوي على مكونات نشطة (على سبيل المثال، شاشة عرض أو مستشعر بيومتري).
     

   • العملية: عندما تكون البطاقة بالقرب من قارئ، يستحث مجال التردد اللاسلكي تيارًا في الهوائي، والذي يتم تصحيحه إلى طاقة تيار مستمر. تقوم هذه الطاقة بشحن البطارية بشكل تدريجي أثناء كل استخدام.
     

2. شواحن لاسلكية مخصصة:
   

   • قد تتطلب بعض البطاقات الذكية النشطة (على سبيل المثال، تلك التي تحتوي على شاشات حبر إلكتروني لكلمات المرور لمرة واحدة) شحنًا دوريًا عبر شاحن لاسلكي مخصص. تستخدم هذه الأجهزة حقول تردد لاسلكي أقوى أو منصات شحن حثي لتجديد البطارية بكفاءة أكبر من أجهزة القراءة القياسية.
     

3. بطاريات غير قابلة للشحن:

   • تستخدم العديد من البطاقات الذكية النشطة (مثل رموز OTP القديمة) بطاريات ليثيوم غير قابلة لإعادة الشحن بعمر افتراضي يتراوح بين 3 و5 سنوات. يتم استبدال هذه البطاقات بمجرد نفاذ البطارية.

هل يمكن استبدال بطاريات البطاقة الذكية؟

بشكل عام، البطاريات فائقة النحافة في البطاقات الذكية غير قابلة للاستبدال بسبب:       

• الهيكل المصفح بالكامل للبطاقات الذكية. 
• صعوبة الوصول إلى المكونات الداخلية دون إتلاف البطاقة.

التحديات والابتكارات في مجال بطاريات البطاقات الذكية

يعد دمج البطاريات في البطاقات الذكية عملية موازنة دقيقة بين الوظائف والمتانة وتجربة المستخدم. وعلى الرغم من أن البطاريات فائقة النحافة قد أتاحت إمكانيات جديدة، إلا أن العديد من التحديات لا تزال قائمة، ويتسابق المبتكرون للتصدي لها.

التحديات التقنية: 

• كثافة الطاقة مقابل السُمك:
  كلما كانت البطارية أرق، انخفضت سعة طاقتها. على سبيل المثال، عادةً ما توفر البطارية القياسية فائقة النحافة مقاس 0.3 مم سعة 10-20 مللي أمبير في الساعة، وهي كافية للشاشات منخفضة الطاقة ولكنها غير كافية للميزات كثيفة الطاقة مثل البلوتوث. دراسة أجريت عام 2023 في مواد الطاقة المتقدمة أشار إلى أن تحسين كثافة الطاقة دون زيادة السُمك يظل "الكأس المقدسة" لأبحاث البطاريات الصغيرة.
  

• المتانة البيئية:
  تواجه البطاقات الذكية ظروفًا قاسية - الانحناء والرطوبة وتقلبات درجات الحرارة. يجب أن تتحمل البطاريات أكثر من 10,000 دورة انثناء (وفقًا لمعايير ISO/IEC 7810) دون حدوث تسرب. A 2022 معهد فراونهوفر ووجدت التجربة أن 65% فقط من البطاريات الرقيقة التجارية تفي بهذا الحد، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى تقنيات إحكام إغلاق قوية.

عقبات التصنيع:  

• التجميع الدقيق:
  يتطلب تضمين البطاريات في البطاقات دون المساس بحد سماكة ISO البالغ 0.76 مم دقة على مستوى الميكرون. ويبرز اللحام الآلي بالليزر والطباعة من لفة إلى لفة كحلول قابلة للتطوير. 
  

• عوائق التكلفة:  
  تكلف البطاريات فائقة النحافة 3-5 أضعاف تكلفة الخلايا المعدنية التقليدية. ومع ذلك، فإن وفورات الحجم تؤدي إلى انخفاض الأسعار - أ 2024 IDTechEx ويتوقع التقرير انخفاض التكلفة بمقدار 401 تيرابايت 3 تيرابايت بحلول عام 2027 مع تزايد الاعتماد في قطاعي الدفع والرعاية الصحية.
  

تعقيد إعادة التدوير:
يتم اليوم إعادة تدوير أقل من 51 تيرابايت 3 تيرابايت من بطاريات البطاقات الذكية بسبب صغر حجمها وبنيتها المختلطة المواد. إن الاتحاد الأوروبي القادم  تنظيم البطارية 2025 يفرض إمكانية إعادة التدوير لجميع البطاريات المدمجة، مما يدفع المصنعين إلى اعتماد تصميمات معيارية.

الخاتمة

يعمل دمج بطاريات الليثيوم فائقة النحافة في البطاقات الذكية على تعزيز وظائفها من خلال تمكين شاشات عرض كلمة المرور لمرة واحدة والمصادقة البيومترية والتتبع النشط للتعرف على الترددات اللاسلكية. توفر هذه البطاريات طاقة تدوم طويلاً وعوامل شكل مدمجة وأداءً فائقًا، مما يجعلها الحل المفضل لتطبيقات البطاقات الذكية المتقدمة.

قم بترقية تقنية بطاقتك الذكية باستخدام بطاريات Landazzle فائقة النحافة المصممة لتحقيق الدقة والموثوقية والابتكار. قم بزيارة لاندازل لاستكشاف حلولنا المتطورة في مجال الطاقة أو اتصل بفريقنا للمشاريع المخصصة. توليد الطاقة للمستقبل، بطاقة واحدة في كل مرة.