В последние годы, с глубоким влиянием ИИ, смартфоны постепенно вступают в «эру ИИ». С одной стороны, ИИ приносит пользователям простой и приятный опыт. С другой стороны, мощная вычислительная мощность и различные функции ИИ заставляют мобильные телефоны потреблять больше энергии. Даже с постоянным увеличением емкости аккумуляторов мобильных телефонов и непрерывной итерацией технологии быстрой зарядки. Проблема «недостатка мощности» по-прежнему является препятствием для многих потребителей и производителей. Исходя из этого, технология кремний-углеродного анода стала одним из самых популярных решений для аккумуляторов мобильных телефонов в последние годы.
Как следует из названия, технология кремний-углеродного анода преобразует традиционные графитовые анодные материалы в кремний-углеродные анодные материалы с более высокой удельной емкостью. Тем самым она значительно повышает плотность энергии и емкость аккумулятора, решая проблему недостаточной мощности. Когда размер мобильного телефона остается неизменным, а потребление энергии увеличивается. Благодаря неустанным усилиям отраслевых специалистов эта технология сейчас процветает в основных брендах мобильных телефонов. И она даже была продвинута на другие смарт-терминалы, такие как планшеты и носимые устройства. Вот самые популярные углеродно-кремниевые анодные батареи, доступные сейчас.
Технология отрицательного электрода аккумулятора с кремнием и углеродом
Технический принцип
Технология отрицательного электрода батареи с кремнием и углеродом является новой технологией батареи. Она направлена на улучшение плотности энергии и емкости путем объединения преимуществ кремниевых и углеродных материалов. Ниже приводится краткое описание технологии отрицательного электрода батареи с кремнием и углеродом:
Принцип технологии углеродного анода батареи в основном основан на высокой теоретической удельной емкости кремниевого материала и его уникальном легирующем механизме хранения лития. Кремний реагирует с литием, образуя сплав с теоретической удельной емкостью до 4200 мАч/г. Это намного выше, чем 372 мАч/г традиционных графитовых материалов. Во время процесса заряда и разряда кремниевый анод хранит литий, образуя различные фазы сплава, такие как Li12Si7, Li13Si4, Li7Si3 и Li22Si5 с литием. Однако кремний может вызывать огромное объемное расширение и сжатие во время процесса легирования/раслегирования, что приводит к ухудшению производительности батареи. Чтобы решить эту проблему, технология кремний-углеродного анода улучшает проблему объемного расширения материалов на основе кремния с помощью нанотехнологий, углеродного покрытия и т. д. Это может улучшить ее проводимость и циклическая стабильность. Композитные материалы из кремния и углерода стали методом подготовки с самым быстрым прогрессом в индустриализации. Потому что они обладают такими преимуществами, как хорошая стабильность, малое изменение объема и отличная электропроводность.
Технические преимущества
После внедрения технологии кремниево-углеродных анодных батарей она в основном приносит следующие преимущества. Во-первых, она значительно повышает плотность энергии батареи. Теоретическая удельная емкость кремниевого материала достигает 4200 мАч/г, что примерно в 10 раз больше, чем у графита. Это значительно улучшает производительность литиевых батарей. плотность энергии. Во-вторых, кремниево-углеродные отрицательные электродные батареи имеют более высокие показатели безопасности. Более низкий потенциал деинтеркаляции лития позволяет избежать осаждения лития на поверхности во время зарядки и снижает риск короткого замыкания батареи. Кроме того, применение кремниево-углеродных анодных материалов может помочь снизить стоимость батареи и увеличить запас хода электромобилей. Наконец, прорывы в технологии кремниево-углеродных анодных батарей привели к росту емкости батареи со скоростью около 10% в год. Ожидается, что в будущем емкость батареи достигнет 6000 мАч, что обеспечит пользователям более длительный срок службы батареи.
Инвентарь для батарей с кремниево-углеродным анодом
Технология аккумуляторов с углеродно-кремниевым анодом в настоящее время в основном используется в электронных продуктах 3C. Она широко и глубоко используется в области смартфонов. Согласно неполной статистике. Почти 10 компаний, включая Honor, Huawei, Xiaomi, vivo, oppo, Lenovo и Realme, выпустили шесть аккумуляторов с кремниево-углеродным отрицательным электродом. Подробности приведены ниже, в произвольном порядке, перечислены по первой букве бренда.
1. ЧЕСТЬ Слава
Аккумуляторная батарея с кремниевым углеродным анодом из озера Цинхай
Аккумуляторная батарея с кремниевым углеродным анодом Qinghai Lake — это инновационная технология аккумуляторов, самостоятельно разработанная Honor. Впервые она была использована в серии мобильных телефонов Honor Magic5, особенно в модели Honor Magic5 Pro, которая обеспечивает большую емкость аккумулятора в 5450 мАч.
Эта технология в полной мере использует тот факт, что теоретическая граммовая емкость кремниевого материала примерно в 10 раз больше, чем у графитового материала. Используя пористый углеродный скелет и технологию осаждения паров нано-кремния in-situ, она эффективно улучшает плотность энергии и производительность батареи. В частности, пористый углеродный скелет обеспечивает трехмерную проводящую сеть, которая может поглощать объемное расширение кремниевого материала, уменьшать напряжение во время заряда и разряда и поддерживать стабильность структуры электрода; в то время как технология осаждения паров нано-кремния in-situ подготавливает кремниевый материал. Будучи наноразмерными частицами, он дополнительно повышает эффективность электрохимической реакции батареи.
Эти инновации увеличили плотность энергии отрицательного электрода аккумуляторов Qinghai Lake на 16% по сравнению с обычными графитовыми аккумуляторами с отрицательным электродом. Технология аккумуляторов Qinghai Lake второго поколения была дополнительно применена в мобильном телефоне Honor Magic 6. Не только плотность энергии была снова улучшена, но и достигнут новый прорыв в технологии низкотемпературного срока службы аккумуляторов в отрасли, что позволяет пользователям использовать его в обычном режиме даже в суровых условиях и экстремальных сценариях. Это показывает, что технология аккумуляторов с кремниево-углеродным анодом Qinghai Lake имеет значительный потенциал и преимущества в улучшении срока службы аккумуляторов смартфонов.
2. ХУАВЭЙ
Аккумулятор Huawei с высоким содержанием кремния и анода
Huawei достигла значительного прогресса в области аккумуляторных технологий, особенно в исследовании и разработке аккумуляторов с высоким содержанием кремния в качестве анода. Этот тип аккумулятора использует кремниевый материал в качестве отрицательного электрода. По сравнению с традиционными графитовыми отрицательными электродами, кремниевый отрицательный электрод имеет более высокую теоретическую удельную емкость (до 4200 мАч/г), что значительно превышает 372 мАч/г графита. Huawei улучшила проводимость и стабильность кремниевого анода, оптимизировав соотношение материалов и микроструктуру. Он также решил проблему объемного расширения кремниевых материалов во время зарядки и разрядки, а также улучшил стабильность и срок службы аккумулятора. В коллекционном издании Huawei Mate Xs 2 компания Huawei использовала этот аккумулятор с высоким содержанием кремния в качестве отрицательного электрода, достигнув емкости аккумулятора 4880 мАч, сохранив при этом легкий и тонкий корпус.
Высококремниевая отрицательная электродная батарея Huawei получила положительные отзывы на рынке за свои технологические инновации и улучшение производительности. Эта батарея не только повышает плотность энергии, но и достигает прорыва в емкости батареи без значительного изменения объема. Huawei использует структуру углеродного покрытия и инновационное гибкое полимерное связующее для предотвращения расширения и осыпания; использует литиевую фольгу для дополнения лития, что увеличивает эффективность первой зарядки и разрядки на 26%; использует технологию наноуглеродных трубок в кремниевых отрицательных электродных батареях для увеличения проводимости в 4 раза, что еще больше улучшает производительность кремниевых отрицательных электродных батарей.
3. Леново
Батарея Синхай
Xinghai Battery — это разработанная Lenovo технология высоковольтных кремниево-углеродных отрицательных электродов аккумуляторов с плотностью энергии 822 Вт·ч/л, что превышает 809 Вт·ч/л мобильного телефона vivo S19 с прямым экраном. Это одно из самых передовых технических решений, используемых в настоящее время в мобильных телефонах со складным экраном в отрасли. Высокая плотность энергии Xinghai Battery означает, что в том же объеме можно хранить больше электроэнергии, тем самым обеспечивая более длительный срок службы батареи.
Что касается конкретных параметров, то moto razr 50 Ultra оснащен аккумулятором Xinghai емкостью 4000 мАч и поддерживает технологию быстрой зарядки 68 Вт. Стандартная версия moto razr 50 оснащена аккумулятором Xinghai емкостью 4200 мАч, который поддерживает проводную быструю зарядку 30 Вт и беспроводную зарядку 15 Вт. Эти параметры показывают, что аккумулятор Xinghai не только обладает высокой плотностью энергии, но и способен быстро заряжаться, предоставляя пользователям удобное питание и более длительный срок службы батареи.
4. Оппо
Ледниковая батарея
Glacier Battery — это высокопроизводительная аккумуляторная технология, совместно разработанная OPPO/OnePlus и CATL, предназначенная для смартфонов, стремящихся к высокой производительности. Эта технология использует новое поколение технологии отрицательного электрода кремниево-углеродной батареи. Она обладает характеристиками высокой плотности энергии, небольшого размера, стабильной выходной мощности, длительного срока службы батареи и быстрой зарядки. Содержание кремния-углерода в отрицательном электроде Glacier Battery достигает самого высокого в отрасли значения 6%. Плотность энергии достигает 763 Вт·ч/л, а емкость батареи достигает 6100 мА·ч. Это делает ее самой большой емкостью, которая может быть достигнута в отрасли отрицательного электрода кремниево-углеродной батареи. Кроме того, объем Glacier Battery на 3% меньше, чем у обычной графитовой батареи емкостью 5000 мА·ч. Это прорыв в обеспечении большей емкости в меньшем объеме.
Glacier Battery не только имеет большую емкость аккумулятора, но и поддерживает версию сверхбыстрой зарядки 100 Вт для длительного срока службы, которая может полностью зарядить аккумулятор емкостью 6100 мАч за 36 минут. Это также единственный мобильный телефон в отрасли, который достигает «аккумулятора емкостью 6000+ мАч + быстрой зарядки 100 Вт». Что касается срока службы, Glacier утверждает, что после четырех лет использования срок службы аккумулятора составляет не менее 80%. Он использует новую самостоятельную разработку «бионическую сотовую структуру» и «алгоритм срока службы кремниево-углеродного анода», а также ряд технологий срока службы аккумулятора. Эти характеристики позволяют Glacier Battery достичь лидирующего в отрасли уровня с точки зрения срока службы аккумулятора и скорости зарядки, предоставляя пользователям сверхдлительный срок службы аккумулятора.
5. Realme
Аккумуляторная батарея собранной энергии
Концентрированная батарея realme является изюминкой мобильного телефона realme GT6. Она использует новое поколение технологии кремниево-углеродного анода батареи с содержанием кремния до 6%. Эта технология увеличивает плотность энергии батареи на 8%. Эта технология батареи не только улучшает плотность энергии, но и значительно повышает долговечность батареи за счет самостоятельно разработанного алгоритма долговечности кремниево-углеродного анода. Она утверждает, что может поддерживать четырехлетний услуга life и получила первый в отрасли сертификат SGS на энергоэффективность для кремниево-углеродных отрицательных батарей.
Кроме того, Realme Energy Battery объединяет большую емкость 5800 мАч в тонком и легком корпусе толщиной 8,4 мм, поддерживает сверхбыструю зарядку 120 Вт и может заряжаться до 50% за 12 минут. Он также поддерживает протоколы быстрой зарядки UFCS/PPS, предоставляя пользователям удобное решение для зарядки.
6. Виво
Аккумулятор Blue Ocean
Blue Ocean Battery — это технология аккумуляторов, совместно разработанная vivo и CATL. Ее основная особенность заключается в том, что она обеспечивает комплексную оптимизацию емкости аккумулятора, скорости зарядки и срока службы аккумулятора за счет инновационных материалов аккумулятора и структурного дизайна.
Эта технология использует технологию восстановления графита отрицательного электрода, технологию холодного прессования суперполюсного наконечника и технологию травления лазерной матрицы на микронном уровне для улучшения плотности энергии аккумулятора, благодаря чему vivo X100 Pro имеет эквивалент сверхбольшой емкости 5400 мАч, а также поддерживает технологию двухъядерной вспышки зарядки 100 Вт. Технология аккумуляторов Blue Ocean обеспечивает большее хранение энергии в том же объеме за счет трех основных стратегий «открытый исходный код, дросселирование и повышение эффективности» и достигает увеличения плотности энергии на 9% по сравнению с традиционными графитовыми аккумуляторами.
Технология аккумуляторов Blue Ocean также уделяет особое внимание производительности в условиях низких температур. Благодаря технологии полутвердых аккумуляторов твердые электролиты добавляются к жидким электролитам для формирования дополнительной проводящей сети. Это обеспечивает нормальную транспортировку энергии и обеспечивает срок службы аккумулятора, не боящийся низких температур. Кроме того, модернизированный аккумулятор Blue Ocean в серии vivo X Fold3 оснащен аккумулятором Blue Ocean. Материал отрицательного электрода использует кремний второго поколения, а плотность энергии достигает 780 Вт·ч/л. Таким образом, это на 15,4% выше, чем у предыдущего поколения.
7. МИ
Батарея Цзиньшацзян
Аккумулятор Jinshajiang — это высокопроизводительный аккумулятор, разработанный Xiaomi и впервые использованный в мобильном телефоне Xiaomi 14 Ultra. Этот аккумулятор известен своей высокой плотностью энергии, достигающей 779 Вт·ч/л, что является самой высокой плотностью энергии в истории Xiaomi. Аккумулятор Jinshajiang использует новейшее поколение технологии отрицательного электрода из кремния и углерода. Содержание кремния в нем составляет до 6%, и он поддерживает срок службы аккумулятора 80% после 1600 циклов. По объему аккумулятор Jinshajiang на 8% меньше, чем у предыдущего поколения. А емкость аккумулятора увеличена до 5300 мА·ч, а срок службы аккумулятора увеличен на 17%.
Аккумулятор Jinshajiang также формирует бионический самовосстанавливающийся эластичный барьер путем добавления органических полимерных соединений и технологии формирования пленки in-situ, что значительно повышает пластичность пленки и быстро восстанавливает трещины частиц, образующиеся в течение нескольких циклов. Аккумулятор также использует высокопрочную медную фольгу и высокопрочный клей, чтобы обеспечить его превосходную производительность. С точки зрения технологии аккумулятор Jinshajiang использует технологию энергетического резервуара для формирования 2376 каналов потока на поверхности полюсного наконечника. Это увеличивает площадь контакта между электролитом и деталью и улучшает плотность энергии аккумулятора. Применение этих технологий значительно улучшило емкость, долговечность и безопасность аккумуляторов Jinshajiang.
Краткое содержание
По мере того, как смартфоны становятся все более многофункциональными и мощными, они также сталкиваются с проблемой недостаточного срока службы батареи. Технология батарей с кремниево-углеродным анодом стала эффективным решением этой проблемы благодаря своей высокой плотности энергии и емкости. Эта технология значительно улучшает производительность батареи, объединяя высокую теоретическую удельную емкость кремниевых материалов со стабильностью углеродного материала. Она может снизить как затраты, так и повысить безопасность батареи и срок службы цикла. Согласно статистике, технология батарей с кремниево-углеродным анодом была применена почти в 10 марках смартфонов. Она, несомненно, демонстрирует свой огромный потенциал в улучшении емкости и выносливости батареи. Поскольку технология продолжает оптимизироваться, ожидается, что емкость батареи будет расти со скоростью примерно 10% в год в будущем. Она может обеспечить пользователям более длительное время работы батареи.
