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电池技术新突破?小米硅氧负极电池有何玄机?

发布时间:2021-04-06

在小米11 Pro/小米11 Ultra的预热期,小米官方放出宣传物料“这两款手机将会采用全新的硅氧负极电池”。一时间看的广大网友一头雾水:现在吃瓜太难了吧?知识储备跟不上小米点亮科技树的速度。本期,我们就来为大家全面解析下小米旗舰机型使用的“硅氧负极电池”到底是怎样一种技术。

01 硅氧负极电池不能算是一种新技术

首先,硅氧负极电池并不能算是一项新技术。这项技术在电动汽车动力已经应用,如前段时间蔚来发布的固态电池技术创新中,其中就包含采用硅碳负极技术。

提升电池容量主要有三种途径,分别是更换能够提升能量存储密度的正极材料、采用全新电池隔膜技术和更换能够提升能量存储密度的负极材料。当前,充电电池的正极材料创新主要是石墨烯正极材料,这种材料的作用是提升电池充电速度,无法有效提升能量密度;对电池隔膜技术的改造主要是让电池隔膜越来越薄,不过,过薄的电池隔膜很容易造成危险。因此,更换全新负极材料是提升电池容量性价比最高的途径。

采用硅碳负极材料能够有效提升电池能量存储密度。这主要是因为传统电池负极材料为碳材料,碳材料作为电池负极的特点是膨胀系数小(约10%),能量密度过低(理论克容量372mAh/g),虽是理想电池负极材料,但同体积下电池能量密度偏低;硅材料的理论克容量约4200mAh/g,但膨胀系数高(约300%);而硅氧化物理论克容量达到了2615mAh/g,膨胀系数约为160%。说人话就是,硅氧负极材料取得了电池能量密度与膨胀系数的平衡。

采用硅氧负极电池,对智能手机提升很明显,这意味着同样体积下的电池会拥有更大的电池容量,亦或是控制电池容量将手机轻薄化设计。小米11 Pro/小米11 Ultra选择前者,将电池做到5000毫安,保障续航。

因此,硅氧负极电池不是一种新技术。但硅氧负极材料大规模量产,并不是一件容易的事情。

02 硅氧负极电池量产难度大

上一部分我们对比了碳、硅和硅氧化物作为电池负极材料的理论克容量和膨胀系数,能够发现的是,碳材料的膨胀系数最小,为10%;而硅负极材料电池虽然能量密度高,这类电池很容易充电鼓包。上述三种电池负极材料安全性排名为,碳材料>硅材料>硅氧化物材料。我们总结下硅氧负极电池存在的问题:最主要的问题是充电过程中容易膨胀,不安全;其次是电池寿命短,能量密度下降快。

硅氧负极电池的技术难点主要是控制负极材料的膨胀。而这就需要在包裹材料、加工工艺、粘合剂等方面做出突破,这些都会影响整块电池的最终成本。另外,为了让电池充电时更为安全,小米在配置快充时没有选择120W快充,选择67W快充保障充电安全。

总结:最后我们总结下硅氧负极电池的优缺点。优点:单位克容量大,可以让手机在同样的电池体积内具备更大的电池容量;缺点:负极材料膨胀系数大,充电安全需要控制。

将硅氧负极电池这类电动车技术应用在智能手机上,能够看出小米还是下了心思的,需要注意的是,电动车电池与手机电池是两种不太相同的技术,因此不能算是下放。虽然硅氧负极电池算不得新技术,但确确实实提升了智能手机电池使用体验。尽管当前电池技术很难有大突破,但是我们还是期待电池技术的革命尽早到来。

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