伴隨著5G網(wǎng)絡(luò)、高刷新率屏幕、復(fù)雜影像算法、AI（人工智能）應(yīng)用等的普及，智能手機(jī)電池容量在過(guò)去數(shù)年間經(jīng)歷了持續(xù)增長(zhǎng)。

7月30日，OPPO宣布新機(jī)OPPO A7 Pro Max搭載一萬(wàn)毫安級(jí)大電池，成為又一家將手機(jī)電池容量推向“萬(wàn)級(jí)”的廠商。事實(shí)上，從5000mAh到8000mAh，再到如今10000mAh級(jí)別電池，以及還有一些廠商著手研發(fā)12000mAh乃至更高容量的電池方案，智能手機(jī)電池正在進(jìn)入新的容量競(jìng)爭(zhēng)階段。

【資料圖】

“萬(wàn)級(jí)”毫安電池出現(xiàn)的背后，是硅碳負(fù)極技術(shù)逐漸走向規(guī)模化應(yīng)用。

不過(guò)，大容量電池也帶來(lái)了新的問(wèn)題。電池容量增加意味著占用更多內(nèi)部空間，同時(shí)整機(jī)重量也會(huì)上升，如何兼顧續(xù)航、輕薄、壽命和可靠性，正在成為手機(jī)廠商下一階段競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。

從石墨到硅碳

手機(jī)廠商對(duì)硅碳負(fù)極技術(shù)追捧有一個(gè)重要原因：手機(jī)內(nèi)部的空間非常寶貴。

過(guò)去幾年，伴隨多攝、潛望式鏡頭、面部識(shí)別等功能普及，各大組件不斷侵占電池空間，傳統(tǒng)通過(guò)簡(jiǎn)單增加電池體積提升容量的方式已經(jīng)越來(lái)越難。

而AI手機(jī)的快速落地，則進(jìn)一步提升了手機(jī)對(duì)于續(xù)航的需求。

隨著端側(cè)大模型、智能體等功能逐漸進(jìn)入手機(jī)，終端算力需求增加，也意味著更高的功耗。

“在實(shí)際測(cè)試中，手機(jī)運(yùn)行端側(cè)模型已經(jīng)展現(xiàn)出較高能耗需求。我們跑了一個(gè)4B的模型，2個(gè)小時(shí)，就把一個(gè)6000mAh的電池用完了。”O(jiān)PPO電池研發(fā)負(fù)責(zé)人田晨認(rèn)為，未來(lái)智能體運(yùn)行需要更高效的供電體系。

硅碳負(fù)極的價(jià)值正在于，在有限空間內(nèi)提升能量密度。據(jù)悉，傳統(tǒng)鋰電池負(fù)極主要采用石墨，而硅負(fù)極理論比容量遠(yuǎn)高于石墨。通過(guò)提高硅比例，電池可以在相同體積下獲得更高容量。

消費(fèi)者渴望“續(xù)航無(wú)焦慮”，但技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到消費(fèi)電子產(chǎn)品量產(chǎn)，中間仍存在巨大挑戰(zhàn)。

硅最大的難題是膨脹。充電過(guò)程中，硅吸收鋰離子后會(huì)產(chǎn)生明顯體積變化，放電后又收縮。長(zhǎng)期反復(fù)膨脹和收縮，會(huì)導(dǎo)致負(fù)極結(jié)構(gòu)破壞，并引發(fā)固體電解質(zhì)界面膜（SEI）反復(fù)破裂、重建，造成鋰離子損耗，最終影響電池壽命。行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，部分硅碳負(fù)極電池的循環(huán)壽命僅為700至800次，約兩年出頭便可能出現(xiàn)明顯衰減。

“電池用久了會(huì)鼓包，你不能讓電池鼓包，那就要預(yù)留空間。一旦預(yù)留空間，電池容量就不夠了。”田晨表示，對(duì)于手機(jī)廠商而言，如何控制膨脹，是硅碳電池應(yīng)用過(guò)程中的核心挑戰(zhàn)。

為了改善硅基材料穩(wěn)定性，目前行業(yè)主要通過(guò)納米化處理、碳包覆、多孔硅碳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及孔道優(yōu)化等方式提升性能。其中，OPPO主要采用CVD多孔硅碳技術(shù)。“先用碳材料造一個(gè)內(nèi)部全是‘納米小房間’的多孔碳骨架，再將硅以極小的顆粒形態(tài)均勻沉積進(jìn)入每一個(gè)‘小房間’中。碳骨架本身是優(yōu)良的電子導(dǎo)體，而孔隙‘小房間’則為硅的體積膨脹預(yù)留了物理緩沖空間。充電時(shí)硅在孔隙內(nèi)部膨脹，不會(huì)撐破整體結(jié)構(gòu)；放電時(shí)硅收縮，骨架保持完好。通過(guò)這種‘預(yù)留緩沖空間’的設(shè)計(jì)，硅負(fù)極粉化問(wèn)題從物理結(jié)構(gòu)層面得到了有效抑制。”O(jiān)PPO方面表示。

除此之外，為避免電池內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重的縮漲循環(huán)，還有一些廠商會(huì)通過(guò)電池管理系統(tǒng)進(jìn)行“鎖容”。比如：通過(guò)電池固件將允許充放電的上限設(shè)置在電池物理容量的80%～90%左右。并且，在低電量時(shí)，會(huì)將軟件“0”關(guān)機(jī)線設(shè)置在物理容量的10%左右。從而導(dǎo)致手機(jī)電池的可用容量只是物理電容量的一部分，即消費(fèi)者看到的標(biāo)稱容量，并不一定等于實(shí)際可長(zhǎng)期使用容量，這種方式會(huì)導(dǎo)致消費(fèi)者不能直接判斷自己能用多少電量。

但田晨介紹稱，目前“鎖容”想解決的，現(xiàn)在用體系搭配、材料優(yōu)化的方法就已經(jīng)能夠做到。“與其‘堵’，不如從材料技術(shù)上根本解決問(wèn)題。我們通過(guò)參與上游材料研發(fā)、自建電池材料實(shí)驗(yàn)室、搭建供應(yīng)鏈體系，選定了新一代材料方案，可在電池容量提升的同時(shí)，將循環(huán)壽命增加500次。”

大容量背后的技術(shù)邊界與成本壓力

隨著硅碳負(fù)極技術(shù)逐漸成熟，手機(jī)電池容量正在邁向“萬(wàn)毫安時(shí)代”。

近日，OPPO公布了旗下首款搭載萬(wàn)毫安時(shí)級(jí)別電池的長(zhǎng)續(xù)航機(jī)型。此前，榮耀已經(jīng)推出兩款搭載10000mAh級(jí)別電池的產(chǎn)品。

“容量到了10000mAh，續(xù)航以及體驗(yàn)肯定會(huì)有質(zhì)的飛躍，待機(jī)時(shí)間可能達(dá)到一天半或者兩天，并且會(huì)沖擊移動(dòng)電源市場(chǎng)。”欣旺達(dá)電池業(yè)務(wù)研發(fā)總監(jiān)安建說(shuō)道。另?yè)?jù)他透露，目前12000mAh電池已經(jīng)進(jìn)入預(yù)研階段。“從目前初步摸底來(lái)看，12000mAh的量產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)比較低，但考慮市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)相對(duì)保守（所以目前只推出10000mAh）。”

對(duì)于手機(jī)電池而言，10000mAh并非終點(diǎn)。隨著萬(wàn)毫安時(shí)級(jí)電池逐漸走向量產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)鏈正在進(jìn)一步探索更高容量方案。田晨透露：“我們跟欣旺達(dá)合作的14000mAh、15000mAh的都有（預(yù)研），明年12000mAh電池有望實(shí)現(xiàn)出貨。”

不過(guò)，從產(chǎn)業(yè)角度來(lái)看，電池容量并非一味追求更大。超過(guò)10000mAh之后，容量繼續(xù)提升將面臨重量增加、空間占用以及長(zhǎng)期可靠性等新的挑戰(zhàn)。

安建介紹稱，電池容量越大，相應(yīng)的重量也會(huì)增加，從而影響抗衰性等實(shí)際應(yīng)用體驗(yàn)。因此，未來(lái)手機(jī)電池競(jìng)爭(zhēng)并不會(huì)簡(jiǎn)單停留在容量數(shù)字比拼，而需要在容量、重量、壽命和可靠性之間尋找新的平衡。

除了電池容量，目前來(lái)看，硅比例提升同樣存在技術(shù)邊界。

安建認(rèn)為，40%～50%的硅碳比例是一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。如果材料體系和工藝沒(méi)有進(jìn)一步突破，繼續(xù)提升硅比例將面臨挑戰(zhàn)。如果繼續(xù)向上突破，可能會(huì)從40%多直接提升到100%（純硅路線）。

事實(shí)上，硅碳技術(shù)正在快速推進(jìn)。安建介紹，硅碳路線最初從較低比例開始，隨著材料技術(shù)突破快速提升，整體硅比例已經(jīng)從早期約3%提升至目前30%左右。從產(chǎn)品出貨情況來(lái)看，目前硅碳體系占比已經(jīng)接近30%，預(yù)計(jì)明年這一比例至少達(dá)到50%以上。

與此同時(shí)，成本仍是硅碳負(fù)極大規(guī)模普及過(guò)程中無(wú)法繞開的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

相比傳統(tǒng)石墨材料，硅碳材料價(jià)格明顯更高。安建介紹，硅碳材料價(jià)格約為石墨的8倍，但由于其在電芯中的占比較低，最終成品電池成本預(yù)計(jì)提升10%~20%。

“摻硅比例越高，成本越高。”安建表示，硅碳路線雖然是目前行業(yè)的重要方向，但真正大規(guī)模普及，還需要解決成本問(wèn)題。

對(duì)于手機(jī)廠商而言，這也是一個(gè)商業(yè)平衡問(wèn)題。安建坦言，“手機(jī)市場(chǎng)本身已經(jīng)進(jìn)入存量階段，目前又遭遇存儲(chǔ)的沖擊，蛋糕就這么大，怎么分這個(gè)蛋糕，就是另外一個(gè)學(xué)問(wèn)”。

與此同時(shí)，硅碳電池背后的研發(fā)投入也在增加。田晨透露，OPPO從材料開發(fā)階段已經(jīng)投入了上千萬(wàn)元。

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑來(lái)看，安建認(rèn)為，硅碳并不是手機(jī)電池的最終形態(tài)。“未來(lái)應(yīng)該是固態(tài)電解質(zhì)加上一個(gè)鋼殼的殼體，再加一個(gè)疊片結(jié)構(gòu)，其中陽(yáng)極是純的鋰金屬，不是碳，也不是硅。”

這意味著，硅碳負(fù)極正在成為傳統(tǒng)鋰電池向下一代能源技術(shù)過(guò)渡的重要路線，不過(guò)未來(lái)手機(jī)電池的競(jìng)爭(zhēng)，不僅是材料性能的競(jìng)爭(zhēng)，也將是成本控制以及整機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化能力的綜合競(jìng)爭(zhēng)。

關(guān)鍵詞 mah 電池容量 oppo 手機(jī)廠商 硅碳負(fù)極