
手机电池革命:从石墨到硅碳
近年来,手机厂商在电池技术上取得了重大突破,电池容量大幅提升。这一进步源于锂电池
电极的更新,从石墨转变为硅碳。
电池容量飙升
近年来,主流旗舰机的电池容量持续增长。2022年以前,大多数
机型电池容量低于5000mAh,而现在则普遍攀升至6000mAh。例如,小米15的电池容量为5400mAh,比小米14增加了近800mAh。vivo X200的电池容量更是达到6000mAh,远超路边共享充电宝。
荣耀甚至推出了一款6600mAh的机型。
硅碳电极的
优势
锂电池的充放电本质是锂离子在负极进进出出。因此,增加负极的离子储存能力就能提高
电量。硅的离子储存能力是石墨的24倍,堪称电极
材料的升级版。
早在20世纪70
年代,科学家就开始探索硅基锂电池,但受制于膨胀问题无法落地。硅与锂离子形成合金后,体积会膨胀300倍以上,导致电池鼓包甚至爆炸。
为了解决这个问题,科学家提出将硅掺入碳中,形成硅碳复合电极。这样,硅发挥其离子储存优势,而碳骨架限制了硅的膨胀,实现了既高容量又安全的电池。
硅碳电池的兴起
2019年,小米在概念机MIX Alpha上首次采用
纳米硅电池。随后,华为、其他厂商也纷纷跟进。这波采用硅碳电池的手机带来了电池容量的迅猛增长。
硅碳电池的制造
硅碳电池的制造分为三个步骤:获得碳骨架、获得纳米级硅颗粒、将硅颗粒塞入碳骨架中。
早期,硅碳电池采用研磨法,将硅和石墨烯研磨至纳米级别并强行塞入碳骨架。研磨法效率低,产出的纳米硅颗粒较粗糙,导致硅碳电极的含硅量较低。
近年来,电池行业上游厂商转向CVD气象沉积技术。该技术通过化学
反应生成均匀分布的纳米硅颗粒并沉积在碳骨架上,从而大幅提升了硅碳电极的含硅量。
硅碳电池的未来
前景
硅碳电池技术仍在不断优化和完善中。随着纳米硅颗粒尺寸的减小和碳骨架结构的改进,硅碳电极的含硅量和循环稳定性将进一步提升。
未来,硅碳电池将在提升手机续航能力、减小电池体积方面发挥重要作用。随着电池技术的持续进步,手机的使用体验也将不断提升。
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