硅碳负极材料用在手机上，能否解决用户电池续航焦虑？

手机的功能越强大，电量消耗带来的焦虑也越大。

用户希望电池容量足够大，同时也要求充电速度足够快，这本身就是个矛盾。Counterpoint Research报告显示，全球智能手机平均电池容量已从2018年的3000 mAh增加到2022年的4500 mAh，增加了50%。然而，受制于智能手机设计尺寸，电池的大小也是有限制的。

此前，手机厂商多在充电速度上探索新的可能性。比如，曾经的“充电5分钟通话2小时”成为重要卖点。随着快充技术不断迭代，其已成为众多智能手机的默认功能，充电功率也从几瓦跃进到百瓦。

最近，荣耀提出了另一种解题方式——通过电池材料升级解决问题。这项被命名为“青海湖”的电池技术，主要采用了一种新型的“硅碳复合材料”作为负极材料，提高电池容量和能量密度，从而延长电池续航时间。

哪种方案更能代表未来，两种方案各有什么优劣？

先于特斯拉，硅碳负极材料用在了手机上

从1991年第一代商业化锂离子电池开始，正负极材料的克容量就成为决定电池能量密度的关键。“石墨负极材料的潜能已经接近极限，为了带来更好的续航体验，我们最终决定革新负极材料。在手机行业引入硅碳负极材料技术。”3月17日下午，荣耀产品领域专家曹工对包括《每日经济新闻》记者在内的媒体表示。

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硅碳负极材料技术是一种新型的电池材料技术，可以有效提高电池的能量密度和循环寿命，该技术最初引发科技商业上的大规模讨论，是因为被特斯拉宣布应用在汽车动力电池上，也就是著名的特斯拉4680电池。但直到目前，特斯拉都没有实现对硅碳负极版本4680的高速量产。

而现在，该技术被手机厂商荣耀率先应用在了手机电池上。纯硅材料理论克容量约为石墨的10倍，这就意味着，电池硅含量越高，能量密度就越大，同等容量下体积就越小。技术原理上，曹工解释称：“负极本身要在多孔碳骨架上吸附硅离子，放的硅离子越多，电容量的密度更大。”

但从理论到实际落地，仍然道阻且长。“硅离子放多了会对稳定性会有影响，负极材料放多少，怎么放，怎么吸附，怎么稳定，本身就是一个很难的问题。另外，硅碳负极和石墨负极不太一样，差异就是它在低压部分的电量会更多一些。因为手机硬件设计的电压体系是固定的，如果电压太低，可能会对手机的稳定性有影响，怎样把这个低压部分的电利用起来，我们也做了很多电路的设计和算法在里面。”曹工说。

在回顾青海湖电池的项目过程时，曹工坦言，碰到了很多问题，甚至整个电池团队都想过放弃。“要不Magic5就先不上（青海湖电池技术）了，当时整个产品线汇报过很多次，公司说不行，并决定增加投入，后来同时有九套技术方案一起跑。以前，一个电池可能就一套方案，Magic 5产品上我们同时要弄九套方案，这意味着整个电池前期的配方、设计到后期配合的整机设计，都要运行9套。所以项目从开始的设计到上市以后，整个测试电池数量上万片，正常的一个项目大概（测试）2000个左右，这个项目废了很多种方案。”

据荣耀方面介绍，Magic 5手机采用硅碳负极材料技术后，可以带来“一天不用充电”的体验。但从商业化角度来看，硅碳负极材料还面临大规模量产和成本的挑战。

与快充相比，硅碳负极材料的研发投入“是巨大的”。曹工透露：“（研发）人员非常多，时间比较长，涉及的领域有七八个，比如电池相关的有一些电芯的材料、电解的工艺以及化学体系的算法，还有做充放电的可靠性测试等，各个模块的专家和投入都是要一起投入的。”

在未来技术的迭代升级上，曹工表示，如果真的能做到同样的成熟度，硅负极相比石墨负极的能力密度能提升10倍，但现在可能还做不到。实际上，Magic5 Pro的青海湖电池能量密度比上一代Magic4的电池提高了12.8%，“还有很长的路要走”。

两种充电技术的路径选择

与荣耀投入“巨大”成本研发新材料不同的是，当前更多安卓系厂商追求提升百瓦快充的功率。

过去一年，包括OPPO、vivo、小米、一加等在内的国产手机厂商纷纷加码对快充技术的军备竞赛，并将其作为差异化竞争的一个重点。2022年2月，OPPO对外展示了长寿版150W超级闪充和240W超级闪充，其中150W长寿版闪充拥有1600次寿命，并在年中正式量产。同年7月，vivo旗下品牌iQOO率先把快充功率提升至200W。

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今年2月，realme还发布了搭载240W满级秒充的真我GT Neo5，带来“充电30秒，通话2小时”的使用体验。2月28日，小米集团创始人雷军在微信公众号表示，小米发布300W“秒充”技术，在该充电模式下，4100mAh电池仅需5分钟完全充满。

在曹工看来，很多技术有一定的两面性，手机就这么大，要放这么多东西，总要有取舍。“300瓦会带来（电池）密度的降低，因为300W对电池的能量密度损伤会更大，比如说同样体积的电池，如果是66W的，它可能做到5000毫安；如果是120W，只能做到4500毫安，或者4800毫安，快充越大，密度会降低，这是技术路径的选择问题。”

此外，传统的手机电池一般采用锂离子电池，但是其能量密度有限，需要频繁充电，用户需要携带充电器，寻找充电插口也很不方便。与此同时，快充技术需要在手机和充电器之间建立更高功率的传输通道，以达到更快的充电速度。因此，用户要想使用快充技术需要充电器和手机都支持快充，才能发挥最大的充电速度。

但在实际应用中，快充技术解决了用户的续航焦虑问题。特别是在电量快要消耗完的情况下，短时间救急，就显得意义重大。广发证券曾指出，智能手机步入微创新时期，快充提升使用体验将加速走向普及。中银证券则认为，第一波尝鲜5G手机的用户或在2023年迎来换机周期，今年影像、快充、内存、折叠屏将成为安卓系升级重点。快充方面，20~40W已经成为智能手机标配，行业正在向100~200W看齐。

Counterpoint研究副总监齐英楠表示，技术上来看，增加电池密度门槛非常高，所以早期国产安卓厂商普遍的解决路径集中在快充上，提高充电速度，从而满足用户的痛点，相当于变相延长了用户的使用时间。但快充功率发展到200W以上后，充电效率带给用户的感知差别就不太大了，再往上提升的意义也不大。总体来看，相比于苹果、三星等，这是国产手机的整体优势。但电池密度的提升对手机厂商和电池厂商来说，应该是一个永久的方向。

展望未来，Counterpoint预计，快充的竞争将逐渐趋于平稳，在短短几分钟内将空电池充满可能是这项技术发展的顶峰。“我们预计平均充电功率可能会稳定在100W以下，这对大多数消费者来说已经足够快，且还能优化成本效益。”