中國粉體網(wǎng)訊 近幾年，隨著鋰電池技術(shù)的不斷發(fā)展，高端新能源汽車的續(xù)航焦慮得到了有效解決。其中，硅基負(fù)極材料發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，硅碳負(fù)極電池不僅實(shí)現(xiàn)了更高的容量，而且體積更小，成為了眾多新能源汽車的首選。
更令人期待的是，如今硅基負(fù)極材料在智能手機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸受到關(guān)注，華為、小米、蘋果等大廠都已經(jīng)成功應(yīng)用。
硅碳負(fù)極電池上手機(jī)并非始于今日
2022年4月28日，華為在MateXs2折疊屏手機(jī)上采用了4880mAh的高硅負(fù)極電池。榮耀Magic5Pro搭載5450mAh的青海湖電池，這是首款將硅碳負(fù)極電池技術(shù)商用的智能手機(jī)產(chǎn)品。vivoX100Pro采用藍(lán)海電池，據(jù)傳是由vivo和寧德新能源共同開發(fā)，采用了碳元重組、激光刻蝕、極片重塑等技術(shù)，容量達(dá)到了5400mAh。
除了華為，小米也很早就電池材質(zhì)上進(jìn)行探索。2019年9月，小米概念機(jī)MIXAlpha就做出了嘗試，使用了納米硅負(fù)極材質(zhì)電池，在4050mAh容量的電池上實(shí)現(xiàn)了40W快充。2021年3月，小米11Ultra采用硅氧負(fù)極材質(zhì)電池，讓新材質(zhì)電池不只是停留在概念上，次年發(fā)布的小米12sUltra也同樣采用硅氧負(fù)極單電芯。
2024年2月22日，小米14Ultra手機(jī)發(fā)布，搭載名為“金沙江電池”的高密度硅碳負(fù)極電池，號稱采用最新一代硅碳負(fù)極技術(shù)，能量密度達(dá)到779Wh/L，最高硅含量6%，電池體積降低了8%，續(xù)航提升高達(dá)17%，體積更小電量更足。
小米14Ultra 金沙江電池
硅碳負(fù)極電池潛力大，目前技術(shù)水平也足以滿足應(yīng)用需求
硅是目前我們已知的比容量最大的負(fù)極材料，石墨負(fù)極理論克容量為372mAh/g，硅基負(fù)極理論克容量可高達(dá)4200mAh/g。也就是說，在理想情況下，硅負(fù)極的電池容量將是石墨負(fù)極的11倍。并且隨著人類半導(dǎo)體技術(shù)的高速發(fā)展，硅不僅數(shù)量近乎無限供應(yīng)，并且其純凈度也十分優(yōu)秀。
不過，由于硅負(fù)極在充放電過程中會發(fā)生體積膨脹，特別是當(dāng)硅與鋰反應(yīng)時，體積膨脹可以達(dá)到300%，這在電池領(lǐng)域是無法接受的。因此，實(shí)際應(yīng)用的電池負(fù)極通常采用10%左右含量的硅和碳的復(fù)合材料組成硅碳負(fù)極材料，其實(shí)際克容量大約在450-600mAh/g之間，約為傳統(tǒng)石墨負(fù)極的1.3倍。而且，硅碳負(fù)極材料存在兩大缺點(diǎn)：一是壽命短，天然石墨負(fù)極循環(huán)壽命通常小于1000次，人造石墨負(fù)極循環(huán)壽命超過3000次，而硅碳負(fù)極材料只有300-500次；二是價格高，常見的石墨負(fù)極價格大約是150元每100g，而硅碳負(fù)極價格可以高達(dá)大幾百元每100g。
不過，從技術(shù)角度來看，使用壽命不長和產(chǎn)業(yè)化等問題并不能阻止硅基負(fù)極電池的普及。
西南科技大學(xué)萬琦副教授表示，此前硅基負(fù)極電池的壽命表現(xiàn)較差，因此硅基負(fù)極在新能源汽車領(lǐng)域推廣應(yīng)用并不順利。但對智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)而言，由于本身的換機(jī)周期更短，更換電池更容易也更便宜，因此對于電池循環(huán)壽命要求相對寬松，掃清了硅基負(fù)極電池在智能手機(jī)領(lǐng)域普及的障礙。
另外，據(jù)媒體報(bào)道，近期日本電子零部件企業(yè)TDK正在處理許多亞洲智能手機(jī)制造商的詢價請求，因?yàn)槠溲兄瞥龅男滦碗姵貍涫軞g迎。TDK表示，其硅碳負(fù)極電池的容量較傳統(tǒng)的石墨負(fù)極電池高了10%。公司認(rèn)為這類電池有能力在未來成為“游戲規(guī)則的改變者”，將更多的電量裝入越來越輕薄的設(shè)備之中。
據(jù)了解，TDK是一家在全球范圍內(nèi)久負(fù)盛名的日本電子元器件企業(yè)，2005年全資收購了ATL股權(quán)，將產(chǎn)品擴(kuò)大到智能手機(jī)市場，目前TDKATL占有全球三分之一以上的手機(jī)電池市場份額，也是蘋果公司的主要供應(yīng)商。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，隨著硅碳負(fù)極電池技術(shù)的加速普及，預(yù)計(jì)在2024年將有一大批容量高達(dá)6000mAh的智能手機(jī)上市。考慮到今年高通和聯(lián)發(fā)科的SoC功耗表現(xiàn)都相當(dāng)出色，這意味著智能手機(jī)用戶或許從此可以借助新電池技術(shù)徹底擺脫困擾多年的續(xù)航焦慮。
手機(jī)市場、功能、電量提升，都需要更強(qiáng)大的電池來保障
手機(jī)的功能越強(qiáng)大，電量消耗帶來的焦慮也越大，但這兩個問題都必須應(yīng)對。2023年，對智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)來說也極具挑戰(zhàn)性，出貨量結(jié)束了連續(xù)10個季度的下滑趨勢，但全年的出貨量同比下降了5.0%，降至2.71億臺，創(chuàng)近10年來新低。
面對如此激烈的市場競爭，手機(jī)強(qiáng)大的功能是永恒的主題，例如影像技術(shù)就是智能手機(jī)廠商的必爭之地。華為、榮耀、OPPO、vivo、小米等品牌在算法、影調(diào)和主攝長焦領(lǐng)域都展現(xiàn)出了各自的實(shí)力，甚至是用除了“外掛”。新發(fā)布的小米14Ultra就有特殊配件——專業(yè)攝影手柄（移動電源)，幫助攝影發(fā)燒友更好地握持手機(jī)進(jìn)行拍攝，并內(nèi)置電池可以作為移動電源提升手機(jī)續(xù)航。如果要通過影像技術(shù)這一必爭之地增加銷售份額，電池續(xù)航絕不能輕易落下風(fēng)，除了配件和外置電池這一解決方案，智能手機(jī)廠商似乎也沒有理由因?yàn)檩^高的成本拒絕硅基負(fù)極電池。
此外，國外市場也有反饋，智能手機(jī)制造商對硅碳負(fù)極的興趣尤其濃厚，他們希望通過超薄設(shè)備和高容量電池所允許的設(shè)計(jì)在接近飽和的市場中獲得優(yōu)勢。大廠負(fù)責(zé)人們普遍承認(rèn)，這項(xiàng)技術(shù)還有進(jìn)一步發(fā)展的空間。
信息來源：小米集團(tuán)、金融界、TMTPOST集團(tuán)、每日經(jīng)濟(jì)新聞網(wǎng)、財(cái)聯(lián)社等
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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