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下半年的手機技術看點——電池篇

2024-07-24科技

這段時間更幾篇,跟大家聊一聊後面上市的一些手機的趨勢,和值得關註的點。

如果大家關註手機,會發現手機逐漸從前兩年的快充瓦數軍備競賽,轉變到了有限的設計快充瓦數+更大容量的電池。我個人是很開心有這個轉變的,因為快充的邊際效應老早就已經出現了。

主要是大瓦數一般都指的是充電的峰值功率,平均下來遠遠達不到,最大的問題在涓流階段(快充滿時候剩下的5%~20%),正因為如此,所以200W快充並不能比100W快充省一半的時間。二來更大的瓦數對電壓或者電流都提出了更高要求,比如通常PD的電壓是19.5V~20V,那麽200W的電流就需要10A。那麽你能做的,如果要保持5A,那麽電流就會突破40V,超過安全電壓36V。

國家的安全標準是安全電壓不應該超過36V。那麽以這個來計算,240W就需要6.67A的電流。(240V/36),對線材要求就更高了。但最後的結果就是很多東西都要特制,有諸多的不方便。所以超大瓦數的快充,以後也許還會重新發展,但當下確實遇到了很大瓶頸。

而與之相比,充電的「通用性」變得越來越重要了,有的朋友可能全家都用一個品牌的手機就感受不深,也許相互混用充電器也能快充,但如果不是,甚至自己的前後倆手機都不是一個品牌,那就很糟糕了,於是就有了UFCS。我前段時間也剛買了個支持UFCS的充電頭,下面就是來自它商品頁的截圖,簡單的解釋了什麽是UFCS,回頭也會跟大家分享評測。

然後,再來說說電池。

在很長一段時間裏,5000mAh都是主流安卓手機們的上限(之所以加個「主流」,是因為還是有一些入門機或者定位特殊的手機用更大電池的。但是從去年底,開始有很多超過5000mAh的電池開始上市。比如我手裏的X100 Pro就是5400mAh。

最近一加又釋出了6100mAh的Ace3 Pro,取了個名字叫「冰川電池」。vivo最近也釋出過帶6000mAh「藍海電池」電池的S19。啥是藍海啥是冰川先不提,但他們肯單獨給命個名,至少說明重視程度還是很高的。

大家都知道電池技術是一個極其難突破的領域,想要一下子突破現在的限制,達到跨數量級的增長幾乎是不可能的。因為 如果真有數量級的增長,那收益的遠遠不僅僅是手機,甚至遠遠不只電子產品,新能源車都能靠它立馬得到幾千公裏的續航了

所以現有的精進,幾乎全都是「 螺獅殼裏做道場 」,不斷嘗試各種正負極材料,未來也開始規劃固態電池,最後再在外圍的材料上盡量做薄好塞下更多的電解液。

之所以這倆手機突破6000mAh,其實關鍵核心就在正負極材料上——第二代的矽碳技術。我們手機上的鋰電池的正極材料常見的有鈷酸鋰(LiCoO2)、鎳鈷錳三元材料(LiNiMnCoO2,簡稱NMC)、鎳鈷鋁三元材料(LiNiCoAlO2,簡稱NCA)、磷酸鐵鋰(LiFePO4)等等,關註新能源車的朋友應該常聽到這些詞。

負極材料大多是碳材料,主要是石墨。因為石墨具有優良的導電性和化學穩定性,在充放電過程中能夠可逆地嵌入和脫嵌鋰離子。 鋰電池的原理,其實就是鋰離子在正負極的運動 。所以負極能夠帶更多的鋰離子,就可以有更大的電池容量。

最新的情況,是矽碳材料的負極研究有一些進展,所以當下它是比較熱門的一種材料,因為矽具有非常高的理論儲鋰容量(大約4200mAh/g),遠高於傳統石墨負極的372mAh/g。目前第二代由vivo和寧德新能源合作開發的。第二代的矽碳負極材料,主要是矽的含量上變化,從第一代的矽碳材料,大約是20%~30%的矽含量,提升到第二代則是40%的矽含量。

這個其實不是什麽秘密,小米在2021年3月就推出了配備 矽氧負極電池 的小米11 Pro,而華為在其Mate Xs 2折疊屏手機上采用了 高矽負極電池 。此外,榮耀在2023年3月釋出的Magic 5 Pro中 首次商用了矽碳負極電池技術 ,華為也在其P60 Art型號中采用了這種電池。只是因為跟隨著前沿技術的演進,所以實際效果有所差異。

具體到數據方面,第二代的碳矽負極,能量密度能夠比常規的石墨負極高20%,比極限石墨負極高16%。再加上用更高強度的高強低磁鋼去提高強度並做薄主機板支架等等,最後就得到了一個比較大的電池容量。

註意這裏還有一個文字陷阱,有時候你會看到 Wh/L和Wh/kg 兩種單位,不能說誰是錯的,只是因為它們實際含義不同,有一些數位上的差異,所以這裏面會有一些雞賊的宣傳方式。因為L是升,描述的是體積,kg描述的是品質,所以兩者是不能對等的。而實際電池的能量密度中,Wh/L的數位會比Wh/kg大。

如果用統一單位,當下液態鋰離子電池的能量密度像冰川電池這種大概就是763Wh/L,未來固態電池則應該突破1000Wh/L,等比去對比,也就是說同樣體積的電池就能夠再增加三分之一(1000/763)。

像vivo在S19上用的那塊藍海電池,能量密度也是達到了809Wh/L,不過它為了做的更薄,所以只做了6000mAh,但厚度上做到了7.2mm。

最近K70 Ultra上市, 電池搭載的依然是5500mAh,其采用的金沙江電池,根據查詢到的訊息,其實負極材料也是碳矽,只是為什麽是5500mAh,大概是還是為了厚度和散熱做平衡。但本質上業界確實都朝著大容量電池的方向在走。我個人還挺開心終於看到是電池容量增大而不是繼續增加虛高的充電瓦數。