手机电池创新！预计明年7000mAh将成为一种趋势，碳硅负极材料将迅速普及

2024-12-11

电子爱好者网报道(文章 / 到目前为止，黄山明智能手机已经成为人类社会的重要组成部分。支持手机运行的关键在于电池。为了支持日益丰富的应用和各种硬件功能，需要越来越多的能耗，因此对手机电池的性能要求越来越高。

从最初的功能机到今天的智能手机，手机的电池容量在不断增加，但电池寿命却大大缩短。更丰富的应用场景和更短的电池寿命之间的矛盾迫使制造商在日益激烈的智能手机市场中寻找有效的解决方案并脱颖而出。

多种手机电池容量将超过 7000mAh

电池寿命是智能手机性能的重要组成部分。如何在较小的尺寸下实现更大容量的电池，考验各厂商的技术水平。这不仅涉及到最大限度地利用室内空间，优化手机设计中的排热系统，还需要电池材料的不断创新。

从最近发布的智能手机来看，电池电量的增加已经成为一种趋势。例如 11 每月发布的红魔 10 PRO 搭载一块 7050mAh 牛魔王电池，Redmi K80 然后用了一块 6550mAh 小米金沙江电池，iQOO Neo10 系列配置 6100mAh 蓝海电池。

12 月，真我 Neo7 将搭载 7000mAh 泰坦电池；小米还将推出配置 7000mAh 的 Redmi Turbo 4 Pro 以及拥有 7500mAh 电池品牌更高端；荣耀 X70 该系列也在进行测试 7800mAh 电池。

也许许多人都是对的 7000mAh 电池没有概念，比如小米平板。 4 电池容量为华为6000mAh MatePad Pro 电池容量为 7250mAh。也就是说，今天的手机电池容量已经可以和平板电脑相比了。

根据有关博主的说法，明年的中高性能手机电池将会到来。 6500-7000mAh 上下，还包括红米、一加等，全面进入。 7000mAh 时代，只是时间问题。

手机厂商大幅提升电池电量的主要原因在于当前电池材料的创新。石墨一般用于传统的手机电池负极材料，具有产量丰富、价格低廉、安全性高、技术成熟等优点，但石墨容纳锂离子的能力略显不足。

而且硅的理论容量远远高于石墨，可以达到超过 4200mAh/g，它是石墨的近十倍。硅碳负极电池通过在负极材料中添加硅，有效提高了电池的能量密度，开辟了增加电池电量的新路径。例如，在一个家庭 ACE 3 Pro 冰河电池中的硅含量为电池电量为6% 5000mAh 增加到了 6100mAh，体积也减少了。 3%。

根据业内人士的说法，由于碳和硅处于元素周期表第一阶段。Ⅳ A 家族，他们的原子最外层的电子数都是 4 嗯，但是硅比碳多一层，1层，可容纳一个硅原子 3.75 一个锂离子，所以加入硅后，能量储存密度可提高一个数量级。

所以现在很多厂商在宣传的时候，都是把电池的硅含量作为指标来比较。比如宁德时代泰坦电池的硅含量已经达到。 10%，已达到行业领先水平。现在加硅后电池性能优异，那为什么不多加点呢？

一些材料行业的专业人士表示，添加硅有好有坏。虽然电池的电量会急剧增加，但当硅含量过高时，电池很容易包装。比如硅与锂离子发生合金化反应时，体积会膨胀很大，可能会达到。 300% 甚至更多，都会导致电池结构不稳定，使用寿命大大缩短。所以，研究者通过纳米化处理、碳包覆、硅氧化物复合等方法，将硅和碳结合起来，形成更稳定的硅碳负极材料。

性能 or 安全？

如今，消费者越来越重视手机的续航时间，智能手机的屏幕分辨率和刷新率的提高，5G、AI 以及高性能 SoC 加入，让智能手机的能耗居高不下，促使客户优先选择大电池电量的机型。

这给了硅碳负极电池巨大的市场机遇。在测试数据中，在优化环境下，硅基负极材料可以提高电池的能量密度。 30%-50% 甚至更多。比如某个手机的原电池电量。 4000mAh，选择含硅负极后，如果能量密度提高，容量可以超过40% 5600mAh。

当然，在实际应用中，由于硅与锂合金化反应的体积膨胀，硅纳米化和特殊结构的构建虽然可以通过使用硅碳复合负极材料或其他改性方法来提高，但也会增加工艺的复杂性和成本，降低硅的理论效果，从而提高实际容量。 20%-40% 之间。

显然，这也意味着，即使添加了硅碳负极材料，未来手机电池的容量也会有上限，但我们仍然可以期待旗舰手机电池的容量在未来一年达到。 7000mAh 水平，进一步提高续航能力。

当然，在进一步提高性能的同时，也要注意安全。据一些电池R&D工程师介绍，由于电池电量的增加和体积的限制，内部能量密度会显著提高。这将使电池在充放电过程中产生更多的热量，传统的散热技术将难以有效控制，容易导致热失控和危险。

特别是在硅碳负极电池中，一旦硅含量过高，很容易导致电池膨胀，导致电极材料结构变形、粉化和脱落。然而，电极结构的损坏会导致电池内短路的风险急剧增加，导致电池过热、包装甚至爆炸。

此外，库仑在第一次充放电过程中的效率相对较低，即第一次充放电过程中能够储存和有效利用的电量比例较低。这部分损失的电量会在第一次充电时转化为热量释放，不仅降低了电池的实际可用容量，还可能导致电池发热等安全问题，影响手机的安全性和性能。

原理上，大量锂嵌入硅在第一次充电时形成不稳定。 SEI 薄膜和锂消耗，造成第一次充电容量损失。与此同时，SEI 薄膜不断生长修复，消耗电解液和锂资源，增加电池内压，增加阻抗，加重产热。特别是高温或高倍充放电时，热量堆积难散，加速电池老化和性能下降。在极端情况下，热失控导致电池燃烧爆炸。

解决这个问题需要一个明确的方案。目前的方法是将硅纳米化分散在碳基材中形成复合材料，利用碳的柔韧性和导电性来缓冲硅体积的膨胀，增强电子传输，提高结构稳定性和导电性，抑制锂枝晶体生长，降低短路风险。

但目前电池生产工艺与高硅含量电池材料的匹配度较低，高硅材料对电极涂装、干燥、压实等工艺提出了新的要求，传统工艺指标需要调整优化。如果高硅电极的柔韧性和强度发生变化，涂抹时容易出现裂纹和脱落。在干燥过程中，由于应力开裂，电极结构压实过度，影响电池性能和产量。需要开发适应新技术，突破高硅负极材料量产瓶颈，提高高硅含量的应用和电池性能。

如何在保证安全的同时，也能大大提高手机电池的容量，将成为电池行业的长期重点。

总结

随着碳硅负极材料的普及，至少近年来，手机的电池容量有望大幅提升，有效提升客户体验。然而，随着电池电量的增加，如何确保电池在添加硅材料后仍然具有优异的安全性将成为测试各大电池制造商的关键。

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