手机电量可提升10倍？硅氧负极电池技术有多强？

2024-11-27 232

日常生活对智能手机的需求越来越大，不管通讯、拍摄、导航、付款都要用到，电量消耗更多，每日都要携带最少一个外置充电器，充电一至两次，相当累赘，各大手机品牌都不停研究如何可以有效提升手机的续航力，而早前某手机商就率先采用“硅氧负极电池”技术，表示能够带来比传统石墨电池多 10 倍的容量，而且体积更薄、充电更快，到底“硅氧负极电池”技术是什么呢？

什么是“硅氧负极电池”？

“硅氧负极电池”是否就用硅取代传统石墨？而是将硅负载在石墨上，设于电池的负极位置，传统石墨负极能量密度只有 372mAh/g，而硅材料的理论能量密度可达 4200mAh/g，带来理论上 10倍于传统石墨材料的锂离子电池的储存能力，同时能够让硅颗粒不易被裂粉化，具备极高的充电效率。

硅负极电池早在几年前就已经被业界重视并着力研发，目前已经应用在部分电动车的电池上，而小米就率先尝试将电池用在手机上，小米11 Ultra 搭载了 5000mAh 的硅氧负极电池。

“硅氧负极电池”有什么好处？

现时采用石墨材料负极的电池难以有所升级，因为无法提升石墨的电池储存能力，要提升电量，就只能加大电池体积，会使手机变得更厚更重，外形设计上更为困难，部分手机会用上双电池设计，虽然能提升电量，但无助解决体积问题。

每1个碳可以储存1/72个锂电子，而每一个1个硅可以储存4.4/28个锂电子。看不明白不重要，重点就是当在同一容量下，硅的锂离子存量是碳的 11倍以上。

由于“硅氧负极电池”拥有较传统石墨更高的储存能力，所以“硅氧负极电池”另一大卖点就是在相同容量下，体积可以更细小，能提供高容量电池，同时可让手机保持轻薄。

“硅氧负极电池”有没有缺点？

在电池负极上使用硅材质需要面对两个问题，硅颗粒在充电时会膨胀，膨胀率可达 300%，而放电时体积会收缩，反复的体积变化容易引致硅颗粒破裂、材料粉化、极片脱落等，导致循环性能较差，电池寿命较短。另外，硅本身为半导体材料，相比常用的石墨负极，导电性差很多，影响电池容量，首次充电效率低。

现时主要的解决方法是通过纳米化、氧化亚硅及碳包覆等手段形成硅碳复合材料，减小体积效应对硅颗粒破坏，从而提升循环性能。

而小米采用的解决方法就是采用纳米级硅氧化物，小米早在 2019 年 9 月就在概念机 MIX Alpha 上使用了碳包覆的纳米硅碳负极材质电池，小米11 Ultra 就采用了更成熟稳定的硅氧负极材质电池，属于小米第二代硅负极电池技术，通过“掺硅补锂”的方式在负极中使用了纳米级硅氧化物，与第一代硅碳材质相比拥有更加稳定的结构，有效避免充电、放电过程中硅颗粒膨胀导致破裂粉化，解决硅负极电池寿命问题。

“硅氧负极电池”的发展？

石墨负极电池技术已达到瓶颈，难以再提升能量密度，只能通过增大体积来增加容量，这限制了所有设备的设计、使用、体验，所以作为硅负极电池作为未来电池材料的新方向，Tesla 已经率先应用在新能源汽车上，而对电池有着高要求的手机行业可能会重点进行开发、研究，使未来手机能够在保持轻薄机身的同时，也能保留有大容量电池，充电亦更快，续航力更强。