【ZOL中关村在线原创技术解析】咱们手机、电脑里的传统电池,负极大多用石墨,就像个小仓库,同样重量下,最多只能存 372 单位的电,现在技术快到顶了,再想多存 5% 都难。但硅不一样,它是个大仓库,同样重量的硅,能存 4200 单位的电,是石墨的 10 倍还多。
张朝阳曾通俗解释:石墨是 6 个碳原子才能‘抱’住 1 个锂离子,而 1 个硅原子就能抱近 4 个锂离子。这意味着啥?同样大小的电池,用硅做负极能装更多电,而且冬天用的时候,它也不容易掉电,手机、笔记本在低温下也能撑更久。
1 技术破局:解决硅 “膨胀” 的麻烦
硅虽好,却有个大问题 —— 充电时会长胖,体积最多能变大3倍,就像气球吹太大会破一样,反复胀缩会让电池失效,而且硅导电也没石墨好,电流传得慢。
现在科学家用结构 + 工艺两招解决了这个问题。
第一招:给硅做 “缓冲外套”
要么把硅做成纳米级的小颗粒,塞进像海绵一样的碳骨架里 —— 碳很有弹性,能接住硅膨胀的力量,要么用 硬碳当壳、软碳当垫,外面再裹一层保护膜,就像给硅穿了 “硬壳防摔 + 软垫缓冲” 的外套,既不让它胀破,又能减少电量浪费。
第二招:改进生产工艺
比如用化学沉积法,让硅变成 tiny 的颗粒,均匀长在碳的孔隙里,这样既保证电流传得快,又能通过碳骨架约束硅的膨胀。再通过负极石墨重构技术,超级极片冷压技术与微米级激光列阵蚀刻技术,最终实现了电池能量密度相较于上代提升,但厚度不变。
2 实际价值:手机变薄、续航还变长
这些技术已经用到咱们的设备上了,第一代蓝海电池是 vivo 在 2023 年推出的大容量 + 轻薄电池技术,首发机型是vivo X100 系列这款旗舰机装下等效 5000mAh 蓝海电池后,机身厚度没增加,实际续航却很能打。官方测试能连续听歌 105 小时,待机超过 10 天,重度使用一天后还剩不少电,配合天玑 9300 芯片的低功耗设计,玩游戏、拍视频时电量消耗比前代慢 15% 左右。
从实际的测试结果来看,vivo X100 Pro经过了五小时重度续航测试后还能剩余52%的电量。这个成绩在中关村在线续航模型中排名前列,足以见得蓝海电池的含金量。普通用户正常使用一天肯定是问题不大的,以后出门再也不用背着充电宝了。
现在硅碳负极电池已经不是实验室里的稀罕物了,随着工艺越来越成熟,成本会慢慢降下来,现在不光旗舰机,中端手机也能用得上,最近发布的vivo Y500系列机型就搭载了最新的蓝海电池技术,三天一充都不是梦想了。
3 产业加速:硅碳电池越来越普及
更厉害的是,硅碳还能和固态电池搭配,当硅的比例超过 30%,固态电池能存更多电,以后手机可能充一次用几天,甚至能给飞行汽车、人形机器人供电。从石墨到硅碳,这不是简单的升级,而是解决了咱们想让设备变薄,又怕续航变短的焦虑,还为以后更酷的智能设备铺路。
编辑:赵晓雪
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