从2025年开始,手机电池容量实现了不可思议的“逆天”级突破,主流旗舰机型动不动就 7000mAh 起步,中端机甚至已经出现 8000mAh~9000mAh、甚至个别产品能直奔10000mAh大关,这已经不是简单地“把电池做厚”能解释的了,究其原因,这靠的是近几年快速成熟的核心技术——硅碳负极(硅负极)电池,只是,这里面还真有点儿说法。
传统锂电池为什么容量上不去?
传统手机锂电池负极主要用石墨,理论比容量只有372mAh/g,实际能量密度早就接近天花板了。想塞进更多电量的话,只能把电池做厚或做大,但这样机身就会变厚变重,或者牺牲摄像头、散热、铰链等其他空间。所以你能看到,过去十年手机的电池容量基本就卡在 4500mah~5500mAh 区间,突破 6000mAh 都算旗舰大电池了。
硅碳负极是怎么逆转局面的?
所以,想要改变这个现状,就需要从材料下手了。截至目前最合适的就是硅了——硅的理论比容量高达 4200mAh/g,差不多是石墨的 10倍!
只不过硅有个致命问题:充放电时体积膨胀收缩极其严重(可达300%+),这会导致电极粉化、掉粉、SEI膜反复破裂,最终电池快速衰减。厂商经过技术开发,比如采用硅碳复合、硅氧负极结合纳米硅颗粒、石墨包覆、弹性粘结剂、多孔结构、新型电解液和预锂化技术等等方法,在逐步提高电池中硅含量的同时(目前主流为10%~15%),有效控制体积膨胀,让循环寿命从几百次拉到 1000+ 次,日常使用3年~4年问题不大。另外,电芯结构也在持续优化,包括钢壳电池增强散热、采用更薄的叠片工艺、更高能量密度的正极材料配合,这使得能量密度从过去700Wh/L 左右冲到 850Wh/L~900+Wh/L,以此再正常机身厚度下“塞进”这些超大容量的电池。
那……代价呢?
但是、但是、但是,即便电池厂商如此努力,硅碳负极电池依然存在着不可忽视的电池寿命衰减问题,尤其高硅电池第一年衰减非常明显,保留率约为80%~85%。作为对比,传统石墨电池第一年为85%~90%以上。这源于硅体积膨胀导致SEI膜反复破裂、锂离子消耗增加的缘故。因此,重度用户(如频繁游戏、高温环境)一年后就能明显感觉续航变差,轻度使用的则影响较小;
另外,硅碳负极电池的制造成本更高,硅材料价格波动大,纳米复合、预锂化等工艺复杂,早期良率低,导致电池成本显著高于石墨。这使得硅碳技术早期仅限于旗舰机型,如今才逐步普及中端,间接推高手机定价或挤压其他部件预算;
最后是充电功率缩减,尤记得2023年~2024年超大充电功率的闪充是手机绝对的技术亮点,,现在反而不怎么提及,原因也是是因为硅的导电性差、电阻大,高电流易产生过热问题,所以厂商只能选择更为稳妥的充电功率,以前那种动辄超过100W的超级闪充暂时退出舞台了。
当然了,硅碳负极电池技术有个不容忽视的优点,尤其是北方用户会更喜欢——它的低温性能良好,因为硅碳负极离子扩散优于石墨,所以北方低温环境、尤其是温度达到零下的时候更不容易冻关机!
续航问题难解,那终局是什么?
这个问题的终极解决方案可能会出乎你的预料,手机未来的续航终局大概率不是电池技术的突破,真正的解方是削减性能——你没看错,虽然现在手机SOC还在想尽办法狂飙性能,但它并不是无休止的竞速游戏。未来云端计算必然成为主流,再叠加制造工艺的物理极限快速逼近,这两个因素将推动终端设备的改变:未来你手中的设备只负责“输入输出”,计算的事情将在云端实现。到那个时候,终端设备的耗电问题将“迎刃而解”!
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