智能手機發(fā)展至今，已經(jīng)成為人類社會中不可或缺的一部分。而支撐手機運行的關(guān)鍵在于電池。隨著應(yīng)用和硬件功能的日益豐富，手機的能耗需求也在不斷增加，因此對電池性能的要求也越來越高。
從最初的功能機到如今的智能手機，電池容量在不斷增加，但續(xù)航時間卻顯著縮短。豐富的使用場景與更短的續(xù)航時間之間的矛盾，迫使廠商尋找有效的解決方案，以在競爭激烈的智能手機市場中脫穎而出。
多款手機電池容量將超7000mAh
續(xù)航是智能手機性能的重要一環(huán)。如何在更小的尺寸中實現(xiàn)更大容量電池，考驗著各家廠商的技術(shù)水平。這不僅涉及到手機內(nèi)部空間的最大化利用和散熱系統(tǒng)的優(yōu)化，還要求電池材料的持續(xù)創(chuàng)新。
近期發(fā)布的智能手機表明，電池容量越來越大已成為趨勢。例如，11月發(fā)布的紅魔10 PRO搭載了一塊7050mAh電池，Redmi K80采用了6550mAh電池，iQOO Neo10系列配備了6100mAh電池。
12月，真我Neo7將搭載7000mAh電池；小米也將推出配備7000mAh電池的Redmi Turbo 4 Pro以及擁有7500mAh電池的更高端產(chǎn)品；榮耀X70系列也在測試7800mAh電池。
為了更直觀地理解，舉個例子，小米平板4的電池容量為6000mAh，華為MatePad Pro的電池容量為7250mAh。這意味著如今的手機電池容量已經(jīng)可以比肩平板電腦。
據(jù)相關(guān)博主透露，明年的中高端手機電池容量將達(dá)到6500-7000mAh左右，全面進入7000mAh時代只是時間問題。
電池材料的革新
促使手機廠商大幅提升電池容量的主要原因在于當(dāng)前電池材料的革新。傳統(tǒng)手機電池負(fù)極材料通常采用石墨，盡管石墨具備產(chǎn)量豐富、價格低廉、安全性高且技術(shù)成熟等優(yōu)勢，但容納鋰離子的能力稍顯不足。
硅的理論容量遠(yuǎn)高于石墨，能達(dá)到超4200mAh/g，是石墨的近十倍。硅碳負(fù)極電池通過在負(fù)極材料中添加硅，有效提升了電池的能量密度，從而為增大電池容量開辟了新路徑。例如，某款手機電池中的含硅量為6%，電池容量從5000mAh增加到了6100mAh，體積還減少了3%。
由于硅比碳多了一層電子，1個硅原子可以容納3.75個鋰離子，因此加了硅之后，能量的存儲密度能夠提升一個數(shù)量級。
性能與安全的平衡
消費者對手機續(xù)航的重視與日俱增，加上智能手機屏幕分辨率和刷新率的提升、5G、AI以及高性能SoC的加入，使得智能手機的能耗居高不下，促使消費者優(yōu)先選擇大電池容量的機型。
硅碳負(fù)極電池在優(yōu)化條件下，可使電池能量密度提升30%-50%。然而，由于硅與鋰合金化反應(yīng)的體積膨脹問題，盡管可以通過采用硅碳復(fù)合負(fù)極材料或其他改性手段來緩解，但這也增加了工藝復(fù)雜性與成本，并降低了理論效果，使實際容量提升幅度多在20%-40%之間。
盡管加入了硅碳負(fù)極材料，未來手機電池的容量仍然有上限，但旗艦手機電池容量達(dá)到7000mAh的水平是可以期待的。
在提升性能的同時，還需要注重安全。由于電池容量持續(xù)增加，加上體積限制，內(nèi)部能量密度顯著提升。這會使得電池在充放電過程中產(chǎn)生更多熱量，傳統(tǒng)散熱技術(shù)難以有效控制，容易引發(fā)熱失控，導(dǎo)致危險。
尤其在硅碳負(fù)極電池中，一旦硅含量過高，容易導(dǎo)致電池膨脹，進而致使電極材料結(jié)構(gòu)變形、粉化與脫落，增加電池內(nèi)短路風(fēng)險，引發(fā)過熱、鼓包甚至爆炸。
解決方案
目前的方法是將硅納米化分散于碳基體形成復(fù)合材料，利用碳的柔韌性與導(dǎo)電性緩沖硅體積膨脹、增強電子傳輸，提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與導(dǎo)電性，抑制鋰枝晶生長，降低內(nèi)短路風(fēng)險。
然而，現(xiàn)有的電池生產(chǎn)工藝與高硅含量電池材料匹配度不高，高硅材料對電極涂覆、干燥、壓實等工序提出了新的要求，傳統(tǒng)工藝參數(shù)需要進行調(diào)整優(yōu)化。這需要研發(fā)適配新工藝，突破高硅負(fù)極材料量產(chǎn)瓶頸，實現(xiàn)更高硅含量應(yīng)用與電池性能提升。
總結(jié)
隨著硅碳負(fù)極材料的普及，手機電池容量在未來幾年有望大幅提升，有效提高消費者的使用體驗。然而，在提升電池容量的同時，如何保障電池的安全性仍是各大電池廠商需要重點關(guān)注的問題。
