自2021年开始,多家新能源汽车企业如特斯拉、蔚来和宁德时期等纷纭开始布局硅基负极电池领域。
如今,硅基负极材料在智好手机领域的运用也逐渐受到关注。

在2021年3月29日,小米11 Pro成为首款搭载5000mAh硅氧负极电池的智好手机;2022年4月28日,华为在Mate Xs 2折叠屏手机上采取了4880mAh的高硅负极电池,这一技能虽然并非行业惯用名词,但根据华为的描述,它属于硅基负极电池的一种。

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图片来源:小米官网

到了2023年3月6日,光彩Magic 5 Pro发布,搭载了5450mAh的青海湖电池,光彩表示这是首款将硅碳负极电池技能商用的智好手机产品。
而在2023年11月13日发布的vivo X100 Pro所采取的蓝海电池,据传是由vivo和宁德新能源共同开拓,采取了碳元重组、激光刻蚀、极片重塑等技能,容量达到了5400mAh。

据在智好手机大厂事情的李明透露,随着硅碳负极电池技能的加速遍及,估量在2024年将有一大批容量高达6000mAh的智好手机上市。
考虑到今年高通和联发科的SoC功耗表现都相称出色,这意味着智好手机用户或许从此可以彻底摆脱困扰多年的续航焦虑。

技能的改进,细节的博弈

图片来源:视觉中国

早在1990年,索尼公司就发明了第一块锂电池,这一基本架构至今仍在利用。
锂电池由正极(Positive electrode)、负极(Negative electrode)、电解液(electrolyte)和隔膜(Separator)四个部分组成。

根据正极材料的不同,锂电池可以分为磷酸铁锂电池、钴酸锂电池和三元电池等类型。
长期以来,锂电池的负綦重要采取天然石墨或人造石墨。

个中,电池的能量密度,也便是电池容量与体积的比值,由正极和负极的材料共同决定。
目前,天然石墨负极的实际克容量大约在360-370mAh/g,人造石墨负极的实际克容量大约在340-360mAh/g。
而硅负极的理论克容量可达4200mAh/g,远远超过了石墨材料。

但实际上,由于硅负极在充放电过程中会发生体积膨胀,特殊是当硅与锂反应时,体积膨胀可以达到300%,这在电池领域是无法接管的。
因此,实际运用的电池负极常日采取10%旁边含量的硅和碳的复合股料组成硅碳负极材料,其实际克容量大约在450-600mAh/g之间,约为传统石墨负极的1.3倍。

关于硅碳复合股料的详细形式,有多种技能和工艺路径,包括纳米化、改性、包覆等。
这些技能的核心在于增加锂离子嵌入活性位点和扩散通道的数量,使膨胀后的硅不会导致整体电池的膨胀变形。

这样,硅基负极在保持较高克容量的同时,也能知足快充所需的倍率性能的哀求。
展望未来,随着技能的不断进步,硅在硅碳负极电池中的含量有望进一步提高,从而不断提升电池的实际克容量。

目前来看,硅碳负极材料存在两大缺陷:一是寿命短,天然石墨负极循环寿命常日小于1000次,人造石墨负极循环寿命超过3000次,而硅碳负极材料只有300-500次;二是价格高,常见的石墨负极价格大约是150元每100g,而硅碳负极价格可以高达大几百元每100g。

不过,从技能角度来看,利用寿命不长的问题并不能阻挡硅基负极电池的遍及。

西南科技大学副教授万琦见告钛媒体App,此前硅基负极电池的寿命表现较差,因此硅基负极在新能源汽车领域推广运用并不顺利。
但对智好手机家当而言,由于本身的换机周期更短,改换电池更随意马虎也更便宜,因此对付电池循环寿命哀求相对宽松,扫清了硅基负极电池在智好手机领域遍及的障碍。

大时期下的一定

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刚刚过去的2023年,对智好手机家当来说,是自出身以来最具寻衅性的一年。

根据IDC的数据报告,只管2023年第四季度中国智好手机出货量结束了连续10个季度的下滑趋势,但整年的出货量同比低落了5.0%,降至2.71亿台,创近10年来新低。

面对如此激烈的市场竞争,影像技能成为智好手机厂商的必争之地。
只管过去被认为是“费力不谄媚”,且用户感知度低、教诲本钱高,但华为、光彩、OPPO、vivo、小米等品牌在算法、影调和主摄长焦领域都展现出了各自的实力。

但是,在面对能够一个全新的、能被用户感知、且能够通过数字直接传达的新技能时,智好手机厂商彷佛没有情由由于较高的本钱谢绝硅基负极电池。

华经家当研究报告指出,随着我国锂电池产量的不断增长,对负极材料的需求也在持续增加。
2016年,我国负极材料出货量达到11.8万吨,而到了2022年,这一数字增长至137万吨,期间年均复合增长率高达50.5%。

从市场份额的角度看,2022年前六大负极材料供应商分别为贝特瑞(26%)、上海杉杉(16%)、江西紫宸(璞泰来,11%)、中科星城(9%)、广东凯金(9%)以及尚太科技(8%),合计霸占了79%的市场份额,显示出市场集中度较高。

在2000年以前,日本是环球紧张的负极材料供应国,霸占了超过95%的市场份额。
然而,如今中国已经成为环球负极材料供应的紧张国家,其供应量占比超过80%,并且这一比例仍在持续增长。

从宏不雅观角度来看,中国的新能源计策推动了锂电池的国产化进程。
在这个过程中,负极材料的创新打破首先运用于新能源汽车领域。
随着家当成熟和技能进步,这一技能的运用逐渐遍及到智好手机领域。

西南科技大学副教授万琦对钛媒体App表示,贝特瑞在硅基负极领域一度具有较大程度的领先,其售价曾高达35万元每吨。
然而,随着竞争对手的加入和技能不断成熟,市场价格逐渐低落。
目前,市场普遍的均价约在10-20万每吨。

目前来看,硅基负极电池技能正在进入高速发展期,智好手机虽然仍处于低谷期,但每年约12亿出货量的家当规模仍具有足够大的体量。
随着技能的遍及、均价的降落,每个人的手机都有6000mAh的大电池,每天只须要充一次电的日子,该当不远了。
(本文首发钛媒体App 作者/吴泓磊 编辑/钟毅,文中李明为化名)