消费者电子迎来锂电池革命：硅碳负极 半固态要彻底爆发吗？
折叠式手机战争，正在进入「毫米级」精确的白刃战。
vivo X Fold5 与荣耀 Magic V5 相继出现，不仅提高了大折叠屏旗舰的硬件上限，也让人再次惊叹于轻薄下的性能极限。尤其是电池。「短板」事实上，两款车型很少完成兼顾——不但更薄，而且容量更大。
更具体些，vivo X Fold5 在进行薄厚 4.3mm、折叠薄厚 9.2mm 在折叠机身中，塞进了等效机身。 6000mAh 蓝色海洋电池；荣耀 Magic V5 则把 6100mAh 的「青海湖刀片电池」装进去进行薄厚 4.35mm、折叠薄厚 8.8mm 在折叠机身中。
即使在硅碳负极电池技术已经开始应用的一年前，这样的数字仍然令人难以置信。他们背后的共同秘密离不开一对新的材料技术组合:硅碳负极和半固态电解质。
图/ vivo
众所周知，智能手机的室内空间一直被摄像头模块、芯片模块和散热结构侵蚀，而电池通常是最好的。「占地」零件，但不能妥协容量，否则就是用户的痛点。因此，在不牺牲电池寿命的情况下，我们必须从材料上改写游戏规则。
雷科技在 2024 这个理由是在年中报道的「硅碳负极」点燃手机电池革命，判断硅碳负极将覆盖一些中端机型的旗舰机型。但即便如此，我真的没想到荣耀会这么快。 Magic V5 上把硅含量从一年开始 10%提升到了 将电池能量密度突破到25% 901 Wh/L。
更加出人意料的是，半固态电池在手机应用领域的速度，在上一代推出半固态电池技术之后，vivo X Fold5 继续引进第二代半固态电池技术，将电池的能量密度提高到 866 Wh/L。
这些技术术语听起来可能很复杂，但背后的关键其实很简单:这是一个理由「材料创新」主导着安静的革命。而且这场革命的结束，也许不只是更轻薄的折叠屏幕，而是整个消费电子的下一个版本答案。
锂电池的「翻身仗」，全部依靠材料升级
折叠式手机的续航能力越来越强，电池越来越大，越来越薄，看上去像是一夜之间发生的。「魔法」，但真正的变化实际上是从电池材料的另一端悄然进行的。要了解这一变化的底层逻辑，首先要从锂电池的基本结构入手。
一个典型的锂电池，主要由三个要素组成：
- 正极材料：一般含有锂金属氧化物，例如三元（NCM）或磷酸铁锂（LFP），锂离子的释放负责；
- 负极材料：传统为石墨，负责锂离子的吸附；
- 电解：正负间传导锂离子，传统为液体锂盐溶液。
锂电池充放电过程，图/美国能源部
锂离子从正极充电时，「搬家」将负极嵌入其中；放电时，反向转移，释放能量。这个过程听起来很简单，但通常是决定一个电池是否好用的。「单位体积/单位重量能储存多少电？」——也就是常说的能量密度。（Wh/kg 或 Wh/L）。
而且要提高电池的能量密度，其实核心是：电极材料容量较大 结构设计更加紧凑 更加安全的电解系统。
过去，几乎所有的锂电池都使用石墨作为负极材料。其优点是稳定、安全、成本低，但性能几乎被榨干。理论比容量只有 372 mAh/g，几乎到了「天花板」。而且硅具有高达 4200 mAh/g 理论上的容量是石墨的十倍以上。
没有挑战。硅太「激进」在充放电过程中，体积膨胀可以达到 300%，极易引起粉化，容量下降，难以大规模生产使用。所以硅碳负极的关键在于「折中」：将纳米硅颗粒包裹在碳基框架中，「不仅可以高容，而且有弹性」的构造。
在 vivo X Fold5 上，vivo 采用第四代硅碳负极材料，在保持稳定性的同时达到高达 12% 硅含量，大大提高了电池单位的比容量。而荣耀 Magic V5 更进一步，直接将硅含量拉高到 手机行业创下25%的新高。它们可以容纳在超轻薄的机身中。 6000mAh 上述大型电池的核心原因之一。
图/荣耀
除负极升级外，电解质的进化同样重要。
传统液体电解质虽然导电性能强，但存在安全性差、易泄漏、易起火等问题，占用空间大，不利于轻薄。固体电解质更安全，布局更紧凑，但目前的导电和量产技术还不成熟。
此时，半固态电解质已成为理想的电解质。「中间解」。它在传统液体中引入了一些固体成分(如高聚物或无机氧化物)，既保留了导电性，又提高了结构支撑的可靠性和能力。更重要的是，它可以使整个电池的包装更加紧凑和薄，为高能密度电池腾出空间。
vivo 就在 X Fold5 采用第二代半固态电池结构，电解质从正极延伸到负极，形成「双极固体保护」结构，让电池存在 -30°C 在低温下仍然稳定放电，同时将能量密度提高到 866 Wh/L，实现极寒环境 轻薄堆叠 技术突破，大空间并存。
半固态是未来，从汽车到手机再到眼镜？
硅碳负极技术在过去一年中得到了应用。「实战表现」已得到充分验证。所有主流手机品牌都将硅碳负极电池引入其型号，完成了手机电池容量。「集体升级」。从这个角度来看，硅碳负极电池技术已经向整个行业证明，新一代高能密度材料确实可以在手机完美压缩的内部空间中着陆。
相比之下，半固态电池的流行曲线更加明显。「险峻」一些。vivo 目前是唯一一家连续使用半固态电池的量产手机制造商——从 X Fold3 Pro 今年的第一代技术， X Fold5 继续推进第二代升级，这条技术路径并不容易。但是与此同时，半固态电池的潜力和价值也变得更加清晰。
vivo X 图/雷科技Fold5
无论是硅碳负极还是半固态电池技术，它们都有一个共同点。「前世」—— 它们都是从新能源汽车电池演变而来的。
在电动汽车领域，提高能量密度的需求非常直接:如果你跑得更多，你必须安装更多的电。早在很多年前，宁德时代、比亚迪、特斯拉等玩家就投资了硅基负极的研发，然后开始尝试在电池结构中引入固体成分。虽然消费电子产品体积小很多，但核心问题是一样的:空间有限，功耗上升，耐力焦虑总是存在的。
所以，当手机、电瓶车这两条跑道在电池瓶颈前面时，「并肩而立」，新技术的传播已经成为理所当然的结果。但是手机不是传播的终点。如果我们睁大眼睛，我们会发现越来越多的新品类，如智能眼镜、耳机等可穿戴设备，正在同步前进「高性能 小体积」路径，而这正是传统液体锂电池最难适应的场景。
就拿智能眼镜来说，它不仅控制了重量，而且支撑着它。 AI 多个高功耗元件，如计算、蓝牙连接、摄像头模块等。镜子的室内空间极其有限，而且配戴场景涉及面部皮肤，眼睛周围的神经，对安全性的要求比手机高。
雷鸟 V3 AI 拍摄眼镜，图/雷科技
在这种背景下，硅碳负极虽然提供了能量密度的飞跃，但由于体积膨胀、循环应力等因素，在极小尺寸商品中的应用仍然面临一定的门槛。半固态电池具有安全性高、结构稳定、耐高低温等优点，在轻度软性和异形封装方面也具有较高的适应弹性。
换句话说，它更适合引入智能眼镜，而不是硅碳负极电池技术。这一趋势也开始显现。雷科技在与多家智能眼镜制造商沟通时，谈到了电池寿命和电池挑战，制造商普遍将半固态电池视为「关键」，甚至表示会在明年发布的最早产品中看到。
所有这些都指向一种可能性：半固态电池很可能不仅仅是手机之后的下一个。「版本答案」，这是整个消费电子产品升级的新起点。就像电池技术从汽车渗透到手机一样，它将继续从手机渗透到更小更精密的产品形式。
写在最后
如果芯片决定了设备能做什么，那么电池决定了它们能做多久，能做什么。近年来，我们见证了手机的图像、屏幕和屏幕。AI 计算能力的飞跃，但是电池寿命总是像一个被忽视的变量，总是在「够用」与「不够用」之间徘徊。
但是现在，硅碳负极和半固态电池技术已经逐渐成熟并进入大规模生产，这一变量正在被重新定义。不管是智能眼镜，AI 耳机，或者其他计算终端，电池的这些变化有望带来显著的感觉改善。对于用户来说，也意味着个人设备会变得更长、更可靠、更符合生活节奏。
本文来自微信微信官方账号“雷科技”，作者：雷科技，36氪经授权发布。
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