电池技术重大突破 锂电池技术重大突破( 二 )



小米历代旗舰手机的快充发展可以看出在小米9前面的18W快充保持了很久 , 小米5是2015年发布的机型 , 小米8是2018年发布的机型 , 18W快充整整用了3年的时间 。小米的快充是在2019年的小米9及以后的机型中得到显著的提升 , 也可以看出小米开始在快充技术方面开始发力 , 功率最高是小米10至尊纪念版 , 搭载了石墨烯基蝶式电池 , 功率达到120W , 性能提升被能量密度拖了后腿 。
硅负极新材质电池挑战
把硅材质应用到电池负极上需要面对几个难题 , 一是硅颗粒在锂离子充电时会膨胀 , 最大可膨胀至原来4倍 , 结果是导致结构坍塌 , 电极材料脱落 。二是硅本身为半导体材料 , 相比常用的石墨负极 , 导电性差很多 , 锂离子脱嵌不可逆程度大 , 也影响电池容量 。
2019年 , 特斯拉在电池日活动上就介绍了特斯拉将开发硅负极材质电池 , 通过在在硅原材料上涂抹特殊涂层达到稳定硅结构的作用 , 避免充电膨胀性导致结构损坏 。新能源汽车的成本占比中 , 电池组占比十分高 , 特斯拉使用硅负极电池主要是用于大幅度降低成本提升产能 , 迅速抢占新能源汽车市场 。小米将硅负极电池应用到数码配件上 , 同样要解决硅膨胀的物理特性才可以将其量产使用 。
小米首发硅氧负极电池
小米11 Ultra并非首次使用硅负极材质电池的小米手机 , 早在2019年9月 , 小米概念机MIX Alpha上就使用了纳米硅碳负极材质电池 , 在4050mAh容量的电池上实现了40W有线闪充 。虽然MIX Alpha只是技术验证机型未量产 , 但也能看出小米在2019年甚至更早前 , 就已经开始对电池新负极材质进行探索 。
相比起第一代硅碳负极 , 这次小米11 Ultra采用了更为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 。硅氧负极有效避免充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 , 让这种新材质电池不止停留在概念上 , 进入实际量产让消费者受惠 。
狭窄空间内的容量提升
目前旗舰机型电池容量一般在4000-4500之间 , 入门级产品反而经常见到5000甚至以上的超大电池 , 为什么旗舰机型电池反而没入门机容量大?因为入门机型摄像头模块占据空间少 , 处理器性能释放较为温和无需额外投入大散热规模处理 , 并且入门用户对外观手感设计等没太大追求 , 所以入门机相对来说拥有更大的空间放入大电池 。
而旗舰机型则不同 , 有看过拆解的小伙伴就知道 , 旗舰机型一般在性能方面都做到了全面堆料 , 影像部分摄像头模组占了巨大的空间 , 主板被挤压到只剩下一丁点空间 , 强悍的处理器还要放入均热板、热管、石墨导热贴等散热模块 , 还要预留空间给无线充电线圈 , 所以旗舰机型电池反而无法再做大 。
传统石墨负极材质锂电池能量密度理论上限为372mAh/g , 目前技术已迫近理论值难以再往上突破 。而硅负极材质能量密度上限高达4200mAh/g , 是传统石墨负极材质的10倍储电能力 , 可以在相同的空间内放入更大容量 。


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