電子發燒友網報道（文/黃山明）智能手機發展至今，已經成為人類社會社會中重要一環。而支撐手機運行的關鍵在于電池，為了支撐當下越來越豐富的應用，以及各種硬件功能，所需要的能耗也越來越多，因此對手機電池的性能要求也越來越高。

從最初功能機，到如今的智能手機，手機電池容量在不斷地加大，而續航反而極大地縮短。更豐富的使用場景，以及更短的續航之間的矛盾，迫使廠商尋找有效的解決方案，以求在日益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

續航是如今智能手機性能中的重要一環，如何在更小的尺寸中做到更大容量電池，考驗著各家廠商的技術水平。這里不單單涉及到手機設計時對內部空間利用的最大化，以及散熱系統的優化，同時還要求電池材料的持續創新。

從近期發布的智能手機來看，電池容量越來越大已經成為趨勢。如11月發布的紅魔10 PRO搭載一塊7050mAh牛魔王電池，Redmi K80則采用了一塊6550mAh的小米金沙江電池，iQOO Neo10系列配備6100mAh藍海電池。

12月，真我Neo7將搭載7000mAh的泰坦電池；小米也將推出配備7000mAh的Redmi Turbo 4 Pro以及擁有7500mAh電池的更高端產品；榮耀X70系列也正在測試7800mAh電池。

或許很多人對7000mAh的電池沒有概念，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。這意味如今的手機電池容量已經可以比肩平板電腦。



據相關博主透露，明年的中高性能手機電池都會來到6500-7000mAh左右，還包括紅米、一加等，全面進入7000mAh時代，只是時間問題。

而促使手機廠商將電池容量大幅提升的主要原因，在于當前電池材料的革新。傳統手機電池負極材料通常采用石墨，這一材料具備產量豐富、價格低廉、安全性高且技術成熟等優勢，但石墨容納鋰離子的能力稍顯不足。

而硅的理論容量遠高于石墨，能達到超4200mAh/g，是石墨的近十倍。硅碳負極電池通過在負極材料中添加硅，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。例如在一家ACE 3 Pro冰川電池中的含硅量為6%，電池容量從5000mAh增加到了6100mAh，體積還減少了3%。

據行業內人士透露，由于碳和硅處在元素周期表的第ⅣA族，它們的原子最外層電子數均為4個，但硅比碳多了一層，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量級。

因此，如今不少廠商在進行宣傳時，都以電池的含硅量作為指標來進行對比，比如寧德時代泰坦電池的含硅量達到了10%，已經達到了行業領先水平。既然添加硅后電池的性能表現優異，那為何不再多添加一些呢？

有材料行業專業人士表示，添加硅有利有弊，盡管會讓電池容量大增，但硅含量過多時，電池極易發生鼓包現象，比如硅在與鋰離子發生合金化反應時，體積會膨脹較大，可能達到300%甚至更高，會導致電池結構不穩定和壽命大幅縮短。為此，研究人員通過納米化處理、碳包覆以及硅氧化物復合等方法，將硅與碳結合，形成了更為穩定的硅碳負極材料。

性能or安全？

如今，消費者對于手機續航的重視與日俱增，加上如今智能手機屏幕分辨率以及刷新率的提升、5G、AI以及高性能SoC加入，讓智能手機的能耗居高不下，促使消費者優先選擇大電池容量的機型。

這就給了硅碳負極電池巨大的市場機遇，在實驗數據中，硅基負極材料在優化條件下，可使電池能量密度提升30%-50%甚至更多。如某款手機原電池容量4000mAh，采用含硅負極后，能量密度若提升40%，容量可超5600mAh。

當然，在實際應用中，由于硅與鋰合金化反應的體積膨脹問題，雖然可以通過采用硅碳復合負極材料或其他改性手段，將硅納米化、構建特殊結構等，卻也增加工藝復雜性與成本，且會降低硅提升容量的理論效果，使實際容量提升幅度多在20%-40%之間。

顯然，這也意味著，即便加入了硅碳負極材料，未來手機電池的容量也是有上限的，但仍然可以期待明年旗艦手機電池容量有望達到7000mAh的水平，讓續航能力進一步提升。

當然，在性能進一步提升的同時，還需要注重安全。有電池研發工程師透露，由于電池容量持續增加，加上體積限制，就會導致內部能量密度顯著提升。這會使得電池在充放電過程中產生的熱量更多，傳統散熱技術將難以有效控制，容易引發熱失控，導致危險發生。

尤其在硅碳負極電池中，一旦硅含量過高，容易導致電池膨脹，進而致使電極材料結構變形、粉化與脫落。而電極結構損壞會使電池內短路風險驟增，引發電池過熱、鼓包甚至爆炸。

此外，硅材料首次充放電過程中的庫侖效率相對較低，即首次充電過程中能夠存儲并在后續放電過程中有效利用的電量比例較低。這部分損失的電量會在首次充電時轉化為熱量釋放，不僅降低了電池的實際可用容量，還可能引發電池發熱等安全問題，影響手機的使用安全和性能。

原理上，在首次充電時大量鋰嵌入硅形成不穩定SEI膜并消耗鋰，造成首次充電容量損失。同時，SEI膜不斷生長與修復，消耗電解液與鋰資源，使電池內壓升高、阻抗增大、產熱加劇。尤其在高溫或高倍率充放電時，熱量積聚難散，加速電池老化與性能衰退，極端情況引發熱失控致電池燃燒爆炸。

這就需要有相應的方案來解決這些問題，目前的方法是將硅納米化分散于碳基體形成復合材料，利用碳的柔韌性與導電性緩沖硅體積膨脹、增強電子傳輸，提升結構穩定性與導電性，抑制鋰枝晶生長，降低內短路風險。

不過現有的電池生產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，傳統工藝參數需要進行答復調整優化。如高硅電極柔韌性與強度改變，涂覆時易出現裂紋、脫落，干燥中因應力龜裂，壓實過度損傷電極結構，影響電池性能與良品率，需研發適配新工藝，突破高硅負極材料量產瓶頸，實現更高硅含量應用與電池性能提升。

如何做到安全的同時，又能極大地提升手機電池容量，將成為電池行業的長期關注點。

總結

隨著碳硅負極材料的普及，至少在近幾年，手機電池容量將有望得到大幅提升，有效提高消費者的使用體驗。不過在電池容量提升的同時，如何保障加入硅材料后，電池依然能夠擁有卓越的安全性，將成為考驗各大電池廠商的關鍵。