中国粉体网讯 近几年，随着锂电池技术的不断发展，高端新能源汽车的续航焦虑得到了有效解决。其中，硅基负极材料发挥了至关重要的作用，硅碳负极电池不仅实现了更高的容量，而且体积更小，成为了众多新能源汽车的首选。
更令人期待的是，如今硅基负极材料在智能手机领域的应用也逐渐受到关注，华为、小米、苹果等大厂都已经成功应用。
硅碳负极电池上手机并非始于今日
2022年4月28日，华为在MateXs2折叠屏手机上采用了4880mAh的高硅负极电池。荣耀Magic5Pro搭载5450mAh的青海湖电池，这是首款将硅碳负极电池技术商用的智能手机产品。vivoX100Pro采用蓝海电池，据传是由vivo和宁德新能源共同开发，采用了碳元重组、激光刻蚀、极片重塑等技术，容量达到了5400mAh。
除了华为，小米也很早就电池材质上进行探索。2019年9月，小米概念机MIXAlpha就做出了尝试，使用了纳米硅负极材质电池，在4050mAh容量的电池上实现了40W快充。2021年3月，小米11Ultra采用硅氧负极材质电池，让新材质电池不只是停留在概念上，次年发布的小米12sUltra也同样采用硅氧负极单电芯。
2024年2月22日，小米14Ultra手机发布，搭载名为“金沙江电池”的高密度硅碳负极电池，号称采用最新一代硅碳负极技术，能量密度达到779Wh/L，最高硅含量6%，电池体积降低了8%，续航提升高达17%，体积更小电量更足。
小米14Ultra 金沙江电池
硅碳负极电池潜力大，目前技术水平也足以满足应用需求
硅是目前我们已知的比容量最大的负极材料，石墨负极理论克容量为372mAh/g，硅基负极理论克容量可高达4200mAh/g。也就是说，在理想情况下，硅负极的电池容量将是石墨负极的11倍。并且随着人类半导体技术的高速发展，硅不仅数量近乎无限供应，并且其纯净度也十分优秀。
不过，由于硅负极在充放电过程中会发生体积膨胀，特别是当硅与锂反应时，体积膨胀可以达到300%，这在电池领域是无法接受的。因此，实际应用的电池负极通常采用10%左右含量的硅和碳的复合材料组成硅碳负极材料，其实际克容量大约在450-600mAh/g之间，约为传统石墨负极的1.3倍。而且，硅碳负极材料存在两大缺点：一是寿命短，天然石墨负极循环寿命通常小于1000次，人造石墨负极循环寿命超过3000次，而硅碳负极材料只有300-500次；二是价格高，常见的石墨负极价格大约是150元每100g，而硅碳负极价格可以高达大几百元每100g。
不过，从技术角度来看，使用寿命不长和产业化等问题并不能阻止硅基负极电池的普及。
西南科技大学万琦副教授表示，此前硅基负极电池的寿命表现较差，因此硅基负极在新能源汽车领域推广应用并不顺利。但对智能手机产业而言，由于本身的换机周期更短，更换电池更容易也更便宜，因此对于电池循环寿命要求相对宽松，扫清了硅基负极电池在智能手机领域普及的障碍。
另外，据媒体报道，近期日本电子零部件企业TDK正在处理许多亚洲智能手机制造商的询价请求，因为其研制出的新型电池备受欢迎。TDK表示，其硅碳负极电池的容量较传统的石墨负极电池高了10%。公司认为这类电池有能力在未来成为“游戏规则的改变者”，将更多的电量装入越来越轻薄的设备之中。
据了解，TDK是一家在全球范围内久负盛名的日本电子元器件企业，2005年全资收购了ATL股权，将产品扩大到智能手机市场，目前TDKATL占有全球三分之一以上的手机电池市场份额，也是苹果公司的主要供应商。
据业内人士透露，随着硅碳负极电池技术的加速普及，预计在2024年将有一大批容量高达6000mAh的智能手机上市。考虑到今年高通和联发科的SoC功耗表现都相当出色，这意味着智能手机用户或许从此可以借助新电池技术彻底摆脱困扰多年的续航焦虑。
手机市场、功能、电量提升，都需要更强大的电池来保障
手机的功能越强大，电量消耗带来的焦虑也越大，但这两个问题都必须应对。2023年，对智能手机产业来说也极具挑战性，出货量结束了连续10个季度的下滑趋势，但全年的出货量同比下降了5.0%，降至2.71亿台，创近10年来新低。
面对如此激烈的市场竞争，手机强大的功能是永恒的主题，例如影像技术就是智能手机厂商的必争之地。华为、荣耀、OPPO、vivo、小米等品牌在算法、影调和主摄长焦领域都展现出了各自的实力，甚至是用除了“外挂”。新发布的小米14Ultra就有特殊配件——专业摄影手柄（移动电源)，帮助摄影发烧友更好地握持手机进行拍摄，并内置电池可以作为移动电源提升手机续航。如果要通过影像技术这一必争之地增加销售份额，电池续航绝不能轻易落下风，除了配件和外置电池这一解决方案，智能手机厂商似乎也没有理由因为较高的成本拒绝硅基负极电池。
此外，国外市场也有反馈，智能手机制造商对硅碳负极的兴趣尤其浓厚，他们希望通过超薄设备和高容量电池所允许的设计在接近饱和的市场中获得优势。大厂负责人们普遍承认，这项技术还有进一步发展的空间。
信息来源：小米集团、金融界、TMTPOST集团、每日经济新闻网、财联社等
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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