En los últimos años, con la profunda influencia de la IA, los teléfonos inteligentes están entrando gradualmente en la "era de la IA". Por un lado, la IA brinda a los usuarios una experiencia sencilla y agradable. Por otro lado, la potente potencia informática y las diversas funciones de la IA hacen que los teléfonos móviles consuman más energía. Incluso con el aumento continuo de la capacidad de la batería de los teléfonos móviles y la iteración continua de la tecnología de carga rápida, el problema de la "batería insuficiente" sigue siendo un obstáculo para muchos consumidores y fabricantes. En base a esto, la tecnología de ánodo de silicio-carbono se ha convertido en una de las soluciones de batería de teléfonos móviles más populares en los últimos años.
Como sugiere el nombre, la tecnología de ánodo de silicio-carbono convierte los materiales de ánodo de grafito tradicionales en materiales de ánodo de silicio-carbono con mayor capacidad específica. De este modo, mejora en gran medida la densidad energética de la batería y la capacidad para resolver el problema de la energía insuficiente. Cuando el tamaño del teléfono móvil permanece sin cambios y el consumo de energía se vuelve más rápido. Con los esfuerzos incansables de los profesionales de la industria, esta tecnología ahora está floreciendo en las principales marcas de teléfonos móviles. E incluso se ha promovido a otros terminales inteligentes como tabletas y dispositivos portátiles. Estas son las baterías de ánodo de carbono-silicio más populares disponibles en la actualidad.
Tecnología de baterías con electrodos negativos de silicio y carbono
Principio técnico
La tecnología de baterías con electrodos negativos de silicio y carbono es una tecnología emergente que busca mejorar la densidad y la capacidad energéticas combinando las ventajas de los materiales de silicio y carbono. A continuación, se presenta un breve resumen de la tecnología de baterías con electrodos negativos de silicio y carbono:
El principio de la tecnología de baterías de ánodo de carbono se basa principalmente en la alta capacidad específica teórica del material de silicio y su exclusivo mecanismo de almacenamiento de litio por aleación. El silicio reacciona con el litio para formar una aleación con una capacidad específica teórica de hasta 4200 mAh/g. Esto es mucho más alto que los 372 mAh/g de los materiales de grafito tradicionales. Durante el proceso de carga y descarga, el ánodo de silicio almacena litio formando varias fases de aleación como Li12Si7, Li13Si4, Li7Si3 y Li22Si5 con litio. Sin embargo, el silicio puede causar una enorme expansión y contracción de volumen durante el proceso de aleación/desaleación, lo que lleva a la degradación del rendimiento de la batería. Para resolver este problema, la tecnología de ánodo de silicio-carbono mejora el problema de expansión de volumen de los materiales a base de silicio a través de la nanotecnología, el recubrimiento de carbono, etc. Eso puede mejorar su conductividad y estabilidad cíclica. Los materiales compuestos de silicio-carbono se han convertido en el método de preparación con mayor avance en la industrialización, ya que presentan ventajas como buena estabilidad, pequeño cambio de volumen y excelente conductividad eléctrica.
Ventajas técnicas
Después de la introducción de la tecnología de baterías de ánodo de silicio-carbono, trae principalmente las siguientes ventajas. En primer lugar, mejora significativamente la densidad energética de la batería. La capacidad específica teórica del material de silicio es tan alta como 4200 mAh / g, que es aproximadamente 10 veces la del grafito. Mejora enormemente el rendimiento de las baterías de litio. densidad de energía. En segundo lugar, las baterías de electrodo negativo de silicio-carbono tienen un mayor rendimiento de seguridad. El menor potencial de desintercalación de litio evita la precipitación de litio en la superficie durante la carga y reduce el riesgo de cortocircuito de la batería. Además, la aplicación de materiales de ánodo de silicio-carbono puede ayudar a reducir los costos de la batería y aumentar la autonomía de crucero de los vehículos eléctricos. Finalmente, los avances en la tecnología de baterías de ánodo de silicio-carbono han hecho que la capacidad de la batería crezca a un ritmo de aproximadamente 10% al año. Se espera que la capacidad de la batería alcance los 6000 mAh en el futuro, brindando a los usuarios una experiencia de vida útil de la batería más prolongada.
Inventario de baterías de ánodo de silicio y carbono
La tecnología de baterías de ánodo de silicio y carbono se utiliza actualmente principalmente en productos electrónicos 3C. Se ha utilizado ampliamente y en profundidad en el campo de los teléfonos inteligentes. Según estadísticas incompletas, casi 10 empresas, incluidas Honor, Huawei, Xiaomi, vivo, oppo, Lenovo y Realme, han lanzado seis baterías de electrodo negativo de silicio y carbono. Los detalles son los siguientes, sin ningún orden en particular, enumerados por la primera letra de la marca.
1. HONOR Gloria
Batería de ánodo de silicio y carbono del lago Qinghai
La batería de ánodo de carbono y silicio de Qinghai Lake es una tecnología de batería innovadora desarrollada independientemente por Honor. Se utilizó por primera vez en la serie de teléfonos móviles Honor Magic5, especialmente en el modelo Honor Magic5 Pro, que ofrece una gran capacidad de batería de 5450 mAh.
Esta tecnología aprovecha al máximo el hecho de que la capacidad teórica en gramos del material de silicio es aproximadamente 10 veces mayor que la del material de grafito. Al utilizar un esqueleto de carbono poroso y tecnología de deposición de vapor in situ de nanosilicio, mejora de manera efectiva la densidad energética y el rendimiento de la batería. En concreto, el esqueleto de carbono poroso proporciona una red conductora tridimensional que puede absorber la expansión de volumen del material de silicio, reducir la tensión durante la carga y descarga y mantener la estabilidad de la estructura del electrodo; mientras que la tecnología de deposición de vapor in situ de nanosilicio prepara el material de silicio. Al ser partículas de tamaño nanométrico, mejora aún más la eficiencia de la reacción electroquímica de la batería.
Estas innovaciones han aumentado la densidad de energía del electrodo negativo de las baterías Qinghai Lake en 16% en comparación con las baterías de electrodo negativo de grafito comunes. La tecnología de batería Qinghai Lake de segunda generación se ha aplicado aún más en el teléfono móvil Honor Magic 6. No solo se ha mejorado nuevamente la densidad de energía, sino que también se ha logrado un nuevo avance en la tecnología de duración de batería a baja temperatura en la industria, lo que permite a los usuarios usarla normalmente incluso en entornos hostiles y escenarios extremos. Esto demuestra que la tecnología de batería de ánodo de silicio-carbono de Qinghai Lake tiene un potencial y ventajas significativos para mejorar la duración de la batería de los teléfonos inteligentes.
2. HUAWEI
Batería de ánodo de silicio de alto contenido en Huawei
Huawei ha logrado avances significativos en el campo de la tecnología de baterías, especialmente en la investigación y el desarrollo de baterías con ánodo de alto contenido de silicio. Este tipo de batería utiliza material de silicio como electrodo negativo. En comparación con los electrodos negativos de grafito tradicionales, el electrodo negativo de silicio tiene una capacidad específica teórica más alta (hasta 4200 mAh/g), superando con creces los 372 mAh/g del grafito. Huawei ha mejorado la conductividad y la estabilidad del ánodo de silicio optimizando la relación de materiales y la microestructura. También ha resuelto el problema de la expansión de volumen de los materiales de silicio durante la carga y descarga, y ha mejorado la estabilidad y el ciclo de vida de la batería. En la edición de coleccionista del Huawei Mate Xs 2, Huawei utilizó esta batería con electrodo negativo de alto contenido de silicio, logrando una capacidad de batería de 4880 mAh manteniendo el cuerpo ligero y delgado.
La batería de electrodo negativo de alto contenido de silicio de Huawei ha recibido críticas positivas del mercado por su innovación tecnológica y mejora del rendimiento. Esta batería no solo mejora la densidad energética, sino que también logra un gran avance en la capacidad de la batería sin un cambio significativo en el volumen. Huawei utiliza una estructura de revestimiento de carbono y un innovador aglutinante de polímero flexible para inhibir la expansión y el desprendimiento; utiliza una lámina de litio para complementar el litio, lo que aumenta la eficiencia de la primera carga y descarga en 26%; utiliza tecnología de tubo de nanocarbono en baterías de electrodo negativo de silicio para aumentar la conductividad en 4 veces, mejorando aún más el rendimiento de las baterías de electrodo negativo de silicio.
3. Lenovo
Batería Xinghai
Xinghai Battery es una tecnología de batería de electrodo negativo de silicio-carbono de alto voltaje desarrollada por Lenovo, con una densidad de energía de 822 Wh/L, que supera los 809 Wh/L del teléfono móvil de pantalla recta vivo S19. Es una de las soluciones técnicas más avanzadas que se utilizan actualmente en los teléfonos móviles de pantalla plegable de la industria. La alta densidad de energía de Xinghai Battery significa que se puede almacenar más electricidad en el mismo volumen, lo que proporciona una mayor vida útil de la batería.
En cuanto a los parámetros específicos, el moto razr 50 Ultra está equipado con una batería Xinghai de 4000 mAh y admite la tecnología de carga rápida de 68 W. La versión estándar del moto razr 50 está equipada con una batería Xinghai de 4200 mAh, que admite una carga rápida por cable de 30 W y una carga inalámbrica de 15 W. Estos parámetros muestran que la batería Xinghai no solo tiene una alta densidad de energía, sino que también tiene la capacidad de cargarse rápidamente, lo que brinda a los usuarios una experiencia de energía conveniente y una mayor duración de la batería.
4. Oposición
Batería Glaciar
La batería Glacier es una tecnología de batería de alto rendimiento desarrollada conjuntamente por OPPO/OnePlus y CATL, diseñada para teléfonos inteligentes que buscan una experiencia de alto rendimiento. Esta tecnología utiliza una nueva generación de tecnología de batería de electrodo negativo de silicio-carbono. Tiene las características de alta densidad de energía, tamaño pequeño, salida de energía estable, batería de larga duración y carga rápida. El contenido de silicio-carbono del electrodo negativo de la batería Glacier alcanza el 6% más alto de la industria. La densidad de energía es tan alta como 763Wh/L y la capacidad de la batería alcanza los 6100mAh. Lo convierte en la mayor capacidad que se puede lograr en la batería de electrodo negativo de silicio-carbono de la industria. Además, el volumen de la batería Glacier es 3% más pequeño que el de una batería de grafito común de 5000mAh. Logra un gran avance al proporcionar una mayor capacidad en un volumen más pequeño.
Glacier Battery no solo tiene una gran capacidad de batería, sino que también admite la versión de larga duración de carga súper rápida de 100 W, que puede cargar por completo una batería de 6100 mAh en 36 minutos. También es el único teléfono móvil de la industria que logra una “batería de 6000+ mAh + carga rápida de 100 W”. En términos de vida útil, Glacier afirma que después de cuatro años de uso, la vida útil de la batería es de al menos 80%. Adopta un nuevo “diseño de estructura de panal biónico” desarrollado por ellos mismos y un “algoritmo de vida útil del ánodo de carbono de silicio”, así como una serie de tecnologías de duración de la batería. Estas características hacen que Glacier Battery alcance el nivel líder de la industria en términos de duración de la batería y velocidad de carga, brindando a los usuarios una experiencia de duración de batería ultralarga.
5. Realme
Batería de energía acumulada
La batería concentrada de realme es un punto destacado del teléfono móvil realme GT6. Utiliza una tecnología de batería de ánodo de silicio-carbono de nueva generación con un contenido de silicio de hasta 6%. Esta tecnología aumenta la densidad energética de la batería en 8%. Esta tecnología de batería no solo mejora la densidad energética, sino que también mejora significativamente la durabilidad de la batería a través del algoritmo de longevidad del ánodo de silicio-carbono desarrollado por él mismo. Afirma ser capaz de mantener una vida útil de cuatro años. servicio vida útil y ha obtenido la primera certificación de batería de carbono de silicio negativo de alta eficiencia energética SGS de la industria.
Además, la batería Realme Energy Battery integra una gran capacidad de 5800 mAh en un cuerpo delgado y liviano de 8,4 mm, admite carga rápida ultrarrápida de 120 W a 100 W y se puede cargar a 50% en 12 minutos. También admite los protocolos de carga rápida múltiple UFCS/PPS, lo que brinda a los usuarios una solución de carga conveniente.
6. Vivo
Batería del océano azul
Blue Ocean Battery es una tecnología de baterías desarrollada conjuntamente por vivo y CATL. Su característica principal es que logra una optimización integral de la capacidad, la velocidad de carga y la vida útil de la batería mediante materiales y diseño estructural innovadores.
Esta tecnología utiliza tecnología de reconstrucción de grafito de electrodo negativo, tecnología de prensado en frío de pieza superpolar y tecnología de grabado de matriz láser a nivel de micrones para mejorar la densidad de energía de la batería, lo que hace que el vivo X100 Pro tenga una capacidad ultragrande equivalente a 5400 mAh y también admita la tecnología de carga flash de doble núcleo de 100 W. La tecnología de batería Blue Ocean logra un mayor almacenamiento de energía en el mismo volumen a través de las tres estrategias principales de "código abierto, limitación y mejora de la eficiencia", y logra un aumento de 9% en la densidad de energía en comparación con las baterías de grafito tradicionales.
La tecnología Blue Ocean Battery también presta especial atención al rendimiento en entornos de baja temperatura. A través de la tecnología de batería semisólida, se agregan electrolitos sólidos a los electrolitos líquidos para formar una red conductora adicional. Garantiza el transporte normal de energía y proporciona una experiencia de vida útil de la batería que no teme a las bajas temperaturas. Además, la batería Blue Ocean mejorada de la serie vivo X Fold3 está equipada con una batería Blue Ocean. El material del electrodo negativo utiliza silicio de segunda generación y la densidad de energía alcanza los 780 Wh/L. Por lo tanto, es 15,41 TP3T más alta que la generación anterior.
7. MI
Batería de Jinshajiang
La batería Jinshajiang es una batería de alto rendimiento desarrollada por Xiaomi y se utilizó por primera vez en el teléfono móvil Xiaomi 14 Ultra. Esta batería es conocida por su alta densidad energética, que alcanza los 779 Wh/L, que es la densidad energética más alta en la historia de Xiaomi. La batería Jinshajiang utiliza la última generación de tecnología de electrodos negativos de silicio-carbono. Su contenido de silicio de hasta 6% y admite una vida útil de la batería de 80% después de 1600 ciclos. En términos de volumen, la batería Jinshajiang es 8% más pequeña que la generación anterior. Y la capacidad de la batería aumenta a 5300 mAh, y la vida útil de la batería aumenta en 17%.
La batería Jinshajiang también forma una barrera elástica autorreparadora biónica mediante la adición de compuestos de polímeros orgánicos y tecnología de formación de película in situ, lo que mejora en gran medida la ductilidad de la película y repara rápidamente las grietas de partículas generadas durante múltiples ciclos. La batería también utiliza una lámina de cobre de alta resistencia y un adhesivo de alta tenacidad para garantizar su excelente rendimiento. En términos de tecnología, la batería Jinshajiang utiliza tecnología de tanque de energía para formar 2376 canales de flujo en la superficie de la pieza polar. Aumenta el área de contacto entre el electrolito y la pieza y mejora la densidad energética de la batería. La aplicación de estas tecnologías ha mejorado significativamente la capacidad, la durabilidad y la seguridad de las baterías Jinshajiang.
Resumen
A medida que los teléfonos inteligentes se vuelven cada vez más ricos y potentes, también enfrentan el desafío de la duración insuficiente de la batería. La tecnología de batería de ánodo de silicio-carbono se ha convertido en una solución eficaz a este problema con su alta densidad de energía y capacidad. Esta tecnología mejora significativamente el rendimiento de la batería al combinar la alta capacidad específica teórica de los materiales de silicio con la estabilidad del material de carbono. Puede reducir tanto los costos como mejorar la seguridad de la batería y el ciclo de vida. Según las estadísticas, la tecnología de batería de ánodo de silicio-carbono se ha aplicado en casi 10 marcas de teléfonos inteligentes. Sin duda, muestra su enorme potencial para mejorar la capacidad y la resistencia de la batería. A medida que la tecnología continúa optimizándose, se espera que la capacidad de la batería crezca a un ritmo de aproximadamente 10% al año en el futuro. Puede proporcionar a los usuarios una experiencia de vida útil de la batería más prolongada.
