电池容量大了iPhone快一倍 今年国产手机咋突然悟了

休闲 2024-12-26 05:57:04 13981

不知道为啥,电池大今年的容量手机厂商也跟突然开悟了一样,除了摄像头都变大,倍今电池好像也都变了。年国

看了几场发布会,产手他们几乎都跟约好了似的机咋,扎堆在发各自的电池大船新电池技术。

电池容量大了iPhone快一倍 今年国产手机咋突然悟了

什么青海湖、容量金沙江,倍今还有啥冰川、年国蓝海,产手我勒个地理大发现啊。机咋。电池大。容量

有的倍今老铁可能觉得,电池那玩意不年年都升级吗,这有啥稀奇的?

先别急,虽说电池容量确实每年都有一定程度的提升,我们也简单做了一个表,是把这几年主流旗舰的电量变化放一块儿,宁再瞅瞅啊~

发现没,特别是这两年开始,各个厂商的旗舰机型电量都开始飙升, 22 年以前基本上都在 5000mAh 以下这个档,但没过两年,现在都开始往 6000 去了。

就比如新出的米 15 ,电池容量就已经到了 5400 毫安时,比米 14 多了将近 800 ,隔壁 vivo X200 更是做到了 6000 ,比路边的共享充电宝都高了不少,荣耀甚至都搞到了 6600 。。。

一些网友们也注意到了这事,同尺寸的手机今年比往年容量能多出 20% 以上,太夸张了也。

皮裤套棉裤,那必定是有缘故,差评君也很好奇,这到底是怎么个事。

 差评君也去查了一下,发现这实际上是电池行业里技术进步了,不过不是搞上了固态,而是锂电池里的电极更新了。

图源一加

这么说吧,把锂电池做得又小又持久,其实一直都是电池行业奋斗的目标。

就手机而言,一个个都跟精密仪器一样,盖板底下的每一点空间都是寸土寸金。

 想当年为了省空间,厂商还把不少差友钟意的机械式弹出摄像头都给砍了,更别说现在普遍都搞折叠,还把摄像模组做辣么大。。。

所以要想满足手机厂的小目标,电池就得做的更厉害,这样电量才多,还能省点空间干别的。

说实话,理论上这也不难,传统锂电池的电极这块儿用的是石墨,目前看起来比较可行的方案,只需要把电极换成硅就可以了。

为啥呢,电池充放电的本质,实际上就是离子在电池负极上进进出出的过程,所以只要这块电极能装更多离子,电量也就更大,而硅这玩意容纳锂离子的能力是石墨的 24 倍,提升一个数量级了都。

 实际上早在 1970 年代开始,就有科学家开始往硅基锂电池上打主意了。

但效果嘛,都不太好。。。

原因比较怪,硅这玩意会跟锂离子形成合金,完事体积会膨胀 300 倍以上,这要放电池包里,那都早就不是一般的鼓包了,搞不好手机都会炸,所以一直没法落地。

于是科学家们想了个办法,不妨把硅掺一点在碳里,主体还是碳,硅顺便出出力就行,折衷一下嘛。

1995 年,加拿大团队就合成出了 Si-Carbon 复合电极;1999 年,中国工程院院士陈立泉也制备出来,每克容量甚至达到 1700 mAh ,相当于纯碳的 4 倍。

所以当手机厂商们遇到空间和容量既要又要的选择时,第一时间想到的也是硅碳电池。

2019 年,小米在概念机 MIX Alpha 就首次采用了纳米硅电池;同年华为也申请了一项名为 “ 硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池 ” 的专利,其他厂商也纷纷跟进。

这也就是为啥 2019 年前后,手机电量有一波迅猛上涨的原因之一。 ( 没错,最近这两年的上涨已经是第二波了 ) 

不过,上面也说了,硅碳电池的本质其实就是把硅塞进碳骨架之内,这样即使发生膨胀,也会被限制住。

所以就像把大象装进冰箱里一样,要造出硅碳电池也有 “ 获得碳骨架 ” 、 “ 获得纳米级硅颗粒 ” 、 “ 把纳米硅塞进去 ” 这三个步骤。

 而这段时间的第一代硅碳生产,靠的其实是研磨法,把硅和石墨烯放一起,通过机械外力研磨,一边把硅磨到纳米级别,一边硬塞进去,基本就属于纯纯的大力出奇迹。

虽说这研磨法也不是不能用,但毕竟还是太糙了,磨出来的纳米硅基本都在 100 纳米内这个级别。而硅这玩意越粗糙越大坨,膨胀起来也就更狠,所以这个级别做出来的硅碳电极,含硅量都在 4% 以下,不然就得撑炸了。

也正是这个原因, 19 年这波电量上涨看着虽然也不少,但在掺硅这点上其实是收着了,还有提升空间。

所以这几年电池行业上游的厂商们,多数都在琢磨靠 CVD 气象沉积来搞硅碳。

具体就是让气态的硅烷经过化学反应,然后产生纳米硅颗粒,均匀铺在碳骨架里,这样完成填充。

相比研磨法, CVD 的工艺更加复杂,直到 2022 年底,美国 Group14 公司才实现了技术突破;国内像天目先导这样的新锐厂家,也是在 23 年上半年左右实现了 CVD 量产,这家公司核心团队正是来自上面提到的陈立泉院士。

 所以说,到了 2023 年前后,硅碳电极的含硅量开始提升到 6% 以上,大规模稳定量产也基本解决了,于是手机厂商们也开始有了电池容量的暴涨。

虽然量产可能得益于供应链中的技术突破,但手机厂商们也有一些自己的创新,或是和电池供应商联合起来的发明。

比如荣耀的青海湖电池,在碳骨架上采用的就是碳纳米管而非石墨烯;小米的金沙江电池除了把硅含量做到 6% ,还搞了一个仿生自修复弹性薄膜来预防膨胀;还有 vivo 的蓝海电池,用上了半固态电解液啥的。

这也就是为啥这两年开始,手机厂的电池会不断变大了。

而从网友们的实际使用体验上来说,这几家新出的手机确实表现都比较持久,特别是在传统锂电池的弱点——低温情况下。

但作为一项新技术,看起来确实是不错,可代价又会是什么呢?

 我们在一份硅碳行业内部的会议报告中看到,虽然现在大家搁手机上用的挺好,但这玩意在生产中,比如材料、工艺啥的上面,还是存在一些问题。

首先硅碳电池的成本就比传统锂电池高,比如说碳骨架这块儿就比较讲究,要让纳米硅塞进去碳骨架里,最好的原料得是多孔碳。

而报告中提到,在整个硅碳电极中,多孔碳是成本最高的地方。

图为天目先导的多孔碳 - 硅结构

行业内原先做多孔碳,原材料都是椰壳之类的,这种来自生物的多孔碳好处是便宜量大,但问题在于生物形成的多孔结构并不均匀,孔的分布和大小都不好控制;

现在虽然多数厂家都转向树脂炭了,但这玩意并不便宜,制作成本高、工艺还要改进,每吨的价格在 30-50 万元,是椰壳的好几倍。

另一方面,即便造出来树脂炭,还要另外再安排造孔,也就给它打孔才能变成多孔碳。

但这造孔环节里又有各种专利保护,所以一些厂家干脆直接买国外的。

除此之外,硅碳电池的寿命还短,通常在 500 到 600 次循环之间,这远低于石墨电池的 1000 次以上。

原因还是膨胀的问题,负极表面的 SEI ( 固体电解质界面 )膜会因为硅的膨胀给撑裂,完事新暴露出来的硅又会持续生成新的 SEI 膜,然后继续破裂、产生,从而不断消耗锂离子和电解液。

 而这个问题到现在也并没有出现彻底的解决方案。

也正是因为这个原因,硅碳电池在大电流情况下的性能也会变差,或许这也是现在手机快充给人感觉变慢了的原因。

所以不少专家觉得,硅碳电极这个技术方向在手机上确实可以搞搞,但在更高压,更需要稳定的场景( 比如动力电池 )上,可能还是需要时间去改进。

拿特斯拉来说,特斯拉的小圆柱电池良率可以达到 98% 到 99% ,但在大圆柱电池中想达到同样的能量密度,良率就降到了 80% 多。

 因为硅碳负极材料会导致负极变薄,如果要做大容量,负极在圆柱电池中卷绕圈数就会增加,但工艺暂时又提不上来,所以会影响良率。

所以像宁德时代新一代的麒麟动力电池,走的就是硅氧路线而非纳米硅。

不过归根结底,就跟屏幕、解锁、人脸识别啥的一样,各个手机厂的新电池技术,本质上都来自供应链技术的成熟,只有行业内的基础问题得到解决,终端上才能迅速跟进,并把这些创新带来到大家面前。

而对我们吃瓜群众来说,这其实不影响大家买硅碳电池的手机。

毕竟这玩意虽说还有点问题,但手机的使用年限实际上就那三四年,等到电池寿命快不行的时候,手机也到了要换的时候了,正好买个新的。

虽然咱也不知道厂商们是不是也是这么想的,作为一个新技术,它原生的问题肯定也会有,但体积小容量大的电池,目前确实还是大势所趋,也没啥别的好办法。

 所以说,该享受还是先享受着。

当然,如果你是钉子户,换块电池那也还能接着用。

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