手机电池容量将迎来6000mAh新时代

俺是元小锂 2024-11-07 13:35:19
前言

近年来,随着 AI 影响力如潮水般不断地深入各个领域,智能手机领域也不可避免地逐步迈入了崭新的“AI 时代”。

就用户体验而言,AI 一方面犹如一位贴心的智能助手,为用户带来了便捷顺心的愉悦体验。例如,智能语音助手能够迅速准确地理解用户的指令,帮助用户完成各种任务,如查询信息、设置提醒等,大大提高了操作的效率和便利性。

然而另一方面,AI 所具备的强大算力,以及在其加持下呈现出的丰富多样且复杂的功能,却使得手机耗电量呈直线上升之势。比如,高分辨率的 AI 图像识别处理、实时的 AI 场景模拟等功能,都在无形之中极大地增加了手机的能耗。

即便当下手机电池容量一直处于持续递增的状态,快充技术也在马不停蹄地不断更新迭代。但“电量不够用”这一顽固的难题,依旧如同横亘在众多消费者与厂商面前难以跨越的一道深深的坎。

正是基于这样的现实困境,硅碳负极技术应运而生,成为近年来在手机电池领域备受青睐的解决方案之一。硅碳负极技术,顾名思义,其实就是将传统的石墨负极材料巧妙地替换为比容量显著更高的硅碳负极材料。通过这种创新的材料替换,能够大幅提升电池的能量密度与容量。从实际情况来看,这一举措有效地化解了手机体积维持不变,而耗电速度却不断加快所导致的电量不足这一棘手问题。

此项技术在业内人士夜以继日的不懈努力之下,如今已在各大头部手机品牌中得到了广泛的应用。不仅如此,其应用范围甚至已经延伸向了平板、穿戴设备等其他智能终端,展现出了广阔的发展前景。

在 2024 年的市场中,已上市手机所配备的 5000mAh 电池容量仅仅只能算是达到了及格的水平。这一标准的提升,充分反映了消费者对于手机续航能力日益增长的需求和期待。

硅碳负极电池技术技术原理

硅碳负极电池技术是一种新兴的电池技术,它通过结合硅材料和碳材料的优势,旨在提高电池的能量密度和容量。以下是对硅碳负极电池技术的简单概括:

硅碳负极电池技术的原理主要立足于硅材料所具备的高理论比容量以及其别具一格的合金化储锂机制。硅这种物质,在与锂发生反应进而形成合金时,其理论比容量令人惊叹,竟然高达 4200mAh/g,这一数值与传统石墨材料的 372mAh/g 相比,简直是天壤之别。

在具体的充放电过程中,硅负极会通过与锂形成诸如 Li12Si7、Li13Si4、Li7Si3、Li22Si5 等多种多样的合金相来实现储锂的目的。比如,在特定的条件下,硅会优先与锂形成 Li12Si7 合金相,随着充放电的进行,再逐步转变为其他合金相。

然而,不得不面对的一个严峻问题是,硅在合金化/去合金化的过程当中,会引发极为巨大的体积膨胀与收缩现象。这种剧烈的变化就如同一场内部的“地震”,会对电池的结构造成严重破坏,进而导致电池性能出现不可忽视的衰减。

为了有效解决这一棘手难题,硅碳负极技术巧妙地运用了纳米化、碳包覆等先进手段。通过将硅材料纳米化,可以显著增加其比表面积,从而减轻体积变化带来的影响。而碳包覆则如同为硅材料披上了一层坚固的“防护外衣”,不仅能够改善硅基材料的体积膨胀问题,还能同步提高其导电性和循环稳定性。

正因如此,硅碳复合材料凭借着自身稳定性良好、体积变化微小以及导电性极为优异等诸多显著优点,在众多制备方法中脱颖而出,成为产业化进展最为迅速的一种。例如,在一些知名的电池生产企业中,硅碳复合材料的制备工艺已经相当成熟,并且实现了大规模的量产,为高性能电池的制造提供了有力的支持。

技术优势

在硅碳负极电池技术成功导入之后,所主要带来的优势是极为显著且多方面的。

首先,它犹如一把神奇的钥匙,显著提升了电池的能量密度。要知道,硅材料的理论比容量竟然高达 4200mAh/g,这一数值大约是石墨的 10 倍之多。这种巨大的差距就如同鸿沟一般,使得锂电池的能量密度得到了大幅度的提高。比如,在实际应用中,采用硅碳负极技术的电池能够为设备提供更持久的动力支持,让智能手机在高负荷运行状态下,依然能够保持较长的使用时间。

其次,硅碳负极电池展现出了更高的安全性能。其较低的脱嵌锂电位有效地避免了充电时表面的析锂现象。这一现象的避免意义重大,它极大程度地减少了电池短路的风险。就如同为电池加上了一层坚固的防护盾,让用户在使用过程中更加安心。以电动汽车为例,采用这种电池技术能够降低因电池故障而引发安全事故的可能性,保障了驾驶者和乘客的生命财产安全。

此外,硅碳负极材料的应用还发挥了重要的经济作用,有助于降低电池成本。这一成本的降低不仅使得生产厂商能够在保证质量的前提下提高利润空间,更重要的是能够让更多消费者受益。同时,对于电动车行业而言,其续航里程也得到了显著的提升。这意味着电动汽车能够行驶更远的距离,进一步增强了其在市场上的竞争力,推动了电动汽车的普及和发展。

最后,硅碳负极电池技术所取得的突破是令人瞩目的。它使得电池容量每年以约 10%的速度稳定增长。按照这样的发展趋势进行合理预计,在不远的未来,电池容量将广泛普及至 6000mAh 甚至更高。这无疑将为用户提供更为长久的续航体验。想象一下,未来人们在外出旅行时,无需再为频繁寻找充电设备而烦恼;在工作中,也不必担心手机或其他电子设备因电量耗尽而影响工作效率。这种长续航体验的实现,将极大地改变人们的生活和工作方式,为社会的发展和进步注入强大的动力。

硅碳负极电池盘点

碳硅负极电池技术在当前阶段,其应用范围主要集中于 3C 电子产品之上。尤其是在智能手机这一关键领域,已经实现了比较广泛且具备一定深度的应用,这一点据不完全统计结果得以证实。

在智能手机市场中,包括荣耀、华为、小米、vivo、oppo、联想、真我等近乎 10 家知名企业,均积极投身于硅碳负极电池技术的研发与应用。并且,这些企业已经成功发布了多达六款采用硅碳负极电池的产品。以下将为您详细介绍相关情况,需要特别说明的是,排名不分先后,而是按照品牌首字母进行排列。

就拿荣耀来说,其某款旗舰机型搭载的硅碳负极电池,在续航表现上远超同价位的其他产品,为用户带来了全新的使用体验。华为也不甘示弱,旗下的一款高端手机配备的硅碳负极电池,不仅续航出色,还在快充技术上实现了重大突破。小米更是凭借其强大的研发实力,推出的相关手机产品在电池性能和稳定性方面表现卓越。vivo 和 oppo 这两大品牌,也分别在各自的热门机型中应用了硅碳负极电池,赢得了消费者的广泛好评。联想和真我同样在这一领域有所建树,其产品在市场上也具备一定的竞争力。

这些企业的积极探索和创新,不仅推动了硅碳负极电池技术的不断发展和完善,也为整个智能手机行业的进步注入了强大的动力。

HONOR 荣耀青海湖硅碳负极电池

青海湖硅碳负极电池是荣耀公司自主研发的一种创新型电池技术,它首次被应用在荣耀Magic5系列手机上,特别是荣耀Magic5 Pro型号,提供了5450mAh的大电池容量。

这项技术充分利用了硅材料的理论克容量约为石墨材料10倍的优势,通过采用多孔碳骨架与纳米硅原位气相沉积技术,有效提升了电池的能量密度和性能。具体来说,多孔碳骨架提供了一个三维导电网络,可以吸收硅材料的体积膨胀,减轻充放电过程中的应力,保持电极结构的稳定性;而纳米硅原位气相沉积技术则将硅材料制备为纳米级颗粒,进一步提升了电池的电化学反应效率。这些创新使得青海湖电池的负极能量密度比普通石墨负极电池提升了16%。

第二代青海湖电池技术在荣耀Magic6手机上得到了进一步的应用,不仅能量密度再次提升,还实现了行业低温续航技术的新突破,使得用户即使在恶劣环境和极限场景下也能正常使用。这表明青海湖硅碳负极电池技术在提升智能手机续航能力方面具有显著的潜力和优势。

HUAWEI 华为华为高硅负极电池

华为在电池技术领域取得了显著进展,特别是在高硅负极电池的研发上。这种电池采用硅材料作为负极,相较于传统石墨负极,硅负极具有更高的理论比容量(高达4200mAh/g),远超石墨的372mAh/g。华为通过优化材料配比和微观结构,提高了硅负极的导电性和稳定性,同时解决了硅材料在充放电过程中体积膨胀的难题,提高了电池的稳定性和循环寿命。在华为Mate Xs 2典藏版上,华为应用了这种高硅负极电池,实现了在保持机身轻薄的同时,电池容量达到4880mAh。

华为的高硅负极电池因其技术创新和性能提升,受到了市场的积极评价。这种电池不仅提升了能量密度,而且在体积没有较大改变的情况下,实现了电池容量的突破。华为通过碳包覆结构和创新柔性聚合物粘结剂来抑制膨胀和脱落;使用锂箔补锂,将首次充放电效率提升26%;在硅负极电池里使用纳米碳管技术,将导电能力提升4倍,进一步提升硅负极电池的性能表现。

lenovo 联想星海电池

星海电池是联想自研的高电压硅碳负极电池技术,其能量密度达到了822Wh/L,这一数值超越了vivo S19直屏手机的809Wh/L,是目前业内折叠屏手机采用的最领先的技术解决方案之一。星海电池的高能量密度意味着在相同体积下可以存储更多的电能,从而提供更长的续航能力。

在具体参数方面,moto razr 50 Ultra搭载的星海电池容量为4000mAh,并支持68W快充技术。而moto razr 50标准版则内置了4200mAh的星海电池,支持30W有线快充和15W无线充电。这些参数表明星海电池不仅具有高能量密度,还具备快速充电的能力,为用户提供了便捷的电体验和较长的续航时间。

oppo 欧珀冰川电池

冰川电池是oppo/一加与宁德新能源科技共同研发的高性能电池技术,专为追求高性能体验的智能手机设计。这项技术采用全新一代硅碳负极电池技术,具有高能量密度、小体积、功率输出稳定、电池寿命长以及快速充电等特点。冰川电池的负极硅碳含量达到行业最高的6%,能量密度高达763Wh/L,电池容量更是达到6100mAh,是行业硅碳负极电池中能做到的最大容量。此外,冰川电池在体积上相比5000mAh的普通石墨电池减小了3%,实现了在更小体积内提供更大容量的突破。

冰川电池不仅拥有超大的电池容量,还支持长寿版100W超级快充,能在36分钟内将6100mAh的电池充满,这也是行业唯一实现「6000+mAh电池+百瓦快充」的手机。电池寿命方面,冰川电池号称使用四年后,电池健康度仍然大于等于80%,采用了全新自研的「仿生蜂巢结构设计」和「硅碳负极寿命算法」以及多项电池寿命技术。这些特性使得冰川电池在续航能力和充电速度上都达到了行业领先水平,为用户带来了超长续航体验。

realme真我聚能电池

真我聚能电池是真我GT6手机的一大亮点,它采用了新一代硅碳负极电池技术,含硅量高达6%,这一技术提升了电池的能量密度8%。这种电池技术不仅提高了能量密度,还通过自研的硅碳负极长寿算法,使得电池耐用性得到显著提升,宣称能够保持四年的使用寿命,并获得了行业首个SGS高能效硅碳负极电池认证。

此外,真我聚能电池在8.4mm的轻薄机身中集成了5800mAh的大容量,支持120W超百瓦闪充,能够在12分钟内充至50%的电量,同时支持UFCS/PPS多快充协议,为用户提供了便捷的充电解决方案

vivo 维沃蓝海电池

蓝海电池是vivo与宁德新能源共同研发的电池技术,其核心特点在于通过创新的电池材料和结构设计,实现了电池容量、充电速度以及电池寿命的全面优化。

这项技术采用负极石墨重构技术、超级极片冷压技术与微米级激光列阵蚀刻技术,提升了电池能量密度,使得vivo X100 Pro拥有等效5400mAh的超大容量并且还支持100W双芯闪充技术。蓝海电池技术通过“开源、节流、增效”三大策略,实现了在相同体积下存储更多电能,相比传统石墨电池,能量密度上实现了9%的增长。

蓝海电池技术还特别注重在低温环境下的性能表现,通过半固态电池技术,在液态电解液中加入固态电解质,形成额外的导电网络,从而保障了能量的正常运输,提供了无惧低温的续航体验。此外,vivo X Fold3系列中全新升级的蓝海续航系统,搭载蓝海电池,负极材料运用了二代硅,能量密度达到780Wh/L,相比上代提升了15.4%。

MI 小米金沙江电池

金沙江电池是小米公司开发的一种高性能电池技术,首次应用于小米14 Ultra手机中。这种电池以其高能量密度而著称,达到了779Wh/L,是小米史上能量密度最高的电池。金沙江电池采用最新一代硅碳负极技术,硅含量高达6%,支持1600次循环后仍保持80%的电池寿命。在体积上,金沙江电池比上一代产品缩小了8%,而电池容量提升至5300mAh,续航能力提升了17%。

此外,金沙江电池还通过添加有机高分子化合物和原位成膜技术,形成了仿生自修复弹性屏障,极大地增强了薄膜的延展性,并对多次循环中产生的颗粒裂纹进行及时修复。电池还采用了高强铜箔和高韧性粘结剂,以保障其优异性能。在工艺上,金沙江电池使用能量槽技术,在极片表面形成了2376个流道,增大了电解液和片的接触面积,提高了电池的能量密度。这些技术的应用使得金沙江电池在容量、耐用性和安全性方面都有显著提升。

总结

如今,智能手机在其功能变得愈发丰富、愈发强大的态势下,却无可避免地同时面临着一个严峻的挑战,那便是电池续航能力的明显不足。

要知道,随着智能手机在人们生活中的角色愈发重要,其所承载的功能也日益繁杂且强大。诸如高清摄像、大型游戏运行、多任务处理等高能耗操作已成为常态。然而,现有的电池技术却难以跟上这一快速发展的步伐,使得用户在享受丰富功能的同时,常常为电量的快速消耗而感到困扰。

而硅碳负极电池技术,恰似黑暗中的一束曙光,以其出类拔萃的高能量密度和容量,当之无愧地成为解决这一棘手问题的行之有效的方案。

这项引人瞩目的技术,巧妙地通过将硅材料的高理论比容量与碳材料的稳定性有机结合。举例来说,硅材料的理论比容量高达 4200mAh/g,而碳材料则能为整个结构提供稳定的支撑和良好的导电性。二者的完美融合,不仅显著提升了电池的性能,让手机能够在一次充电后维持更长时间的使用,还在降低成本方面发挥了重要作用。

此外,这种结合还大幅提高了电池的安全性。减少了因电池性能不稳定而可能引发的过热、爆炸等安全隐患。同时,也有效地延长了电池的循环寿命,使得电池在经过多次充放电后,依然能够保持相对良好的性能,为用户带来更长久、更可靠的使用体验。

根据详尽的统计情况进行分析,我们可以清晰地看到,硅碳负极电池技术已经成功地在近乎 10 个品牌的智能手机中得以应用。这一事实无疑是极具说服力的,它鲜明地展现出了硅碳负极电池技术在提升电池容量和续航能力方面所蕴含的巨大潜力。

就拿当下市场上已经采用这一技术的某些品牌手机来说,它们在电池性能方面的表现相较于之前未采用该技术时,有了显著的提升。用户在日常使用中,能够明显感受到手机续航时间的延长,不再频繁为电量不足而焦虑。

而且,随着相关技术的持续不断成熟以及进一步优化,我们有充分的理由做出乐观的预计。在未来的发展进程中,电池容量有望以每年大约 10%的速度实现稳定增长。这意味着,在不久的将来,用户将能够享受到更长时间的续航体验。

比如说,今年一款配备了硅碳负极电池技术、电池容量为 5000mAh 的手机,按照这个增长速度,明年可能就会达到 5500mAh 左右,后年或许会接近 6000mAh 。这将极大地改变用户对于手机续航的认知和使用习惯,让人们在外出工作、旅行或者日常娱乐中,无需时刻担忧手机电量耗尽的问题,从而更加自由、便捷地享受智能手机带来的各种功能和服务。

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