硅碳負極材料用在手機上，能否解決用戶電池續航焦慮？

每經記者 王晶    每經編輯 董興生    

手機的功能越強大，電量消耗帶來的焦慮也越大。

用戶希望電池容量足夠大，同時也要求充電速度足夠快，這本身就是個矛盾。Counterpoint Research報告顯示，全球智能手機平均電池容量已從2018年的3000 mAh增加到2022年的4500 mAh，增加了50%。然而，受制于智能手機設計尺寸，電池的大小也是有限制的。

此前，手機廠商多在充電速度上探索新的可能性。比如，曾經的“充電5分鐘通話2小時”成為重要賣點。隨著快充技術不斷迭代，其已成為眾多智能手機的默認功能，充電功率也從幾瓦躍進到百瓦。

最近，榮耀提出了另一種解題方式——通過電池材料升級解決問題。這項被命名為“青海湖”的電池技術，主要采用了一種新型的“硅碳復合材料”作為負極材料，提高電池容量和能量密度，從而延長電池續航時間。

哪種方案更能代表未來，兩種方案各有什么優劣？

先于特斯拉，硅碳負極材料用在了手機上

從1991年第一代商業化鋰離子電池開始，正負極材料的克容量就成為決定電池能量密度的關鍵。“石墨負極材料的潛能已經接近極限，為了帶來更好的續航體驗，我們最終決定革新負極材料。在手機行業引入硅碳負極材料技術。”3月17日下午，榮耀產品領域專家曹工對包括《每日經濟新聞》記者在內的媒體表示。

圖片來源：視頻截圖

硅碳負極材料技術是一種新型的電池材料技術，可以有效提高電池的能量密度和循環壽命，該技術最初引發科技商業上的大規模討論，是因為被特斯拉宣布應用在汽車動力電池上，也就是著名的特斯拉4680電池。但直到目前，特斯拉都沒有實現對硅碳負極版本4680的高速量產。

而現在，該技術被手機廠商榮耀率先應用在了手機電池上。純硅材料理論克容量約為石墨的10倍，這就意味著，電池硅含量越高，能量密度就越大，同等容量下體積就越小。技術原理上，曹工解釋稱：“負極本身要在多孔碳骨架上吸附硅離子，放的硅離子越多，電容量的密度更大。”

但從理論到實際落地，仍然道阻且長。“硅離子放多了會對穩定性會有影響，負極材料放多少，怎么放，怎么吸附，怎么穩定，本身就是一個很難的問題。另外，硅碳負極和石墨負極不太一樣，差異就是它在低壓部分的電量會更多一些。因為手機硬件設計的電壓體系是固定的，如果電壓太低，可能會對手機的穩定性有影響，怎樣把這個低壓部分的電利用起來，我們也做了很多電路的設計和算法在里面。”曹工說。

在回顧青海湖電池的項目過程時，曹工坦言，碰到了很多問題，甚至整個電池團隊都想過放棄。“要不Magic5就先不上（青海湖電池技術）了，當時整個產品線匯報過很多次，公司說不行，并決定增加投入，后來同時有九套技術方案一起跑。以前，一個電池可能就一套方案，Magic 5產品上我們同時要弄九套方案，這意味著整個電池前期的配方、設計到后期配合的整機設計，都要運行9套。所以項目從開始的設計到上市以后，整個測試電池數量上萬片，正常的一個項目大概（測試）2000個左右，這個項目廢了很多種方案。”

據榮耀方面介紹，Magic 5手機采用硅碳負極材料技術后，可以帶來“一天不用充電”的體驗。但從商業化角度來看，硅碳負極材料還面臨大規模量產和成本的挑戰。

與快充相比，硅碳負極材料的研發投入“是巨大的”。曹工透露：“（研發）人員非常多，時間比較長，涉及的領域有七八個，比如電池相關的有一些電芯的材料、電解的工藝以及化學體系的算法，還有做充放電的可靠性測試等，各個模塊的專家和投入都是要一起投入的。”

在未來技術的迭代升級上，曹工表示，如果真的能做到同樣的成熟度，硅負極相比石墨負極的能力密度能提升10倍，但現在可能還做不到。實際上，Magic5 Pro的青海湖電池能量密度比上一代Magic4的電池提高了12.8%，“還有很長的路要走”。

兩種充電技術的路徑選擇

與榮耀投入“巨大”成本研發新材料不同的是，當前更多安卓系廠商追求提升百瓦快充的功率。

過去一年，包括OPPO、vivo、小米、一加等在內的國產手機廠商紛紛加碼對快充技術的軍備競賽，并將其作為差異化競爭的一個重點。2022年2月，OPPO對外展示了長壽版150W超級閃充和240W超級閃充，其中150W長壽版閃充擁有1600次壽命，并在年中正式量產。同年7月，vivo旗下品牌iQOO率先把快充功率提升至200W。

圖片來源：視頻截圖

今年2月，realme還發布了搭載240W滿級秒充的真我GT Neo5，帶來“充電30秒，通話2小時”的使用體驗。2月28日，小米集團創始人雷軍在微信公眾號表示，小米發布300W“秒充”技術，在該充電模式下，4100mAh電池僅需5分鐘完全充滿。

在曹工看來，很多技術有一定的兩面性，手機就這么大，要放這么多東西，總要有取舍。“300瓦會帶來（電池）密度的降低，因為300W對電池的能量密度損傷會更大，比如說同樣體積的電池，如果是66W的，它可能做到5000毫安；如果是120W，只能做到4500毫安，或者4800毫安，快充越大，密度會降低，這是技術路徑的選擇問題。”

此外，傳統的手機電池一般采用鋰離子電池，但是其能量密度有限，需要頻繁充電，用戶需要攜帶充電器，尋找充電插口也很不方便。與此同時，快充技術需要在手機和充電器之間建立更高功率的傳輸通道，以達到更快的充電速度。因此，用戶要想使用快充技術需要充電器和手機都支持快充，才能發揮最大的充電速度。

但在實際應用中，快充技術解決了用戶的續航焦慮問題。特別是在電量快要消耗完的情況下，短時間救急，就顯得意義重大。廣發證券曾指出，智能手機步入微創新時期，快充提升使用體驗將加速走向普及。中銀證券則認為，第一波嘗鮮5G手機的用戶或在2023年迎來換機周期，今年影像、快充、內存、折疊屏將成為安卓系升級重點?？斐浞矫妫?0~40W已經成為智能手機標配，行業正在向100~200W看齊。

Counterpoint研究副總監齊英楠表示，技術上來看，增加電池密度門檻非常高，所以早期國產安卓廠商普遍的解決路徑集中在快充上，提高充電速度，從而滿足用戶的痛點，相當于變相延長了用戶的使用時間。但快充功率發展到200W以上后，充電效率帶給用戶的感知差別就不太大了，再往上提升的意義也不大?？傮w來看，相比于蘋果、三星等，這是國產手機的整體優勢。但電池密度的提升對手機廠商和電池廠商來說，應該是一個永久的方向。

展望未來，Counterpoint預計，快充的競爭將逐漸趨于平穩，在短短幾分鐘內將空電池充滿可能是這項技術發展的頂峰。“我們預計平均充電功率可能會穩定在100W以下，這對大多數消費者來說已經足夠快，且還能優化成本效益。”