手机电池容量的＂大跃进＂时代或许就在眼前。在过去的十几年里，我们见证了手机处理器、摄像头、屏幕等硬件的飞速进化，但电池容量的提升却步履维艰。一个小小的电池，就像手机发展的＂唯一短板＂，成为制约手机全面进化的最大瓶颈。最新的研究进展给了我们希望，电池容量的＂大跃进＂时代或许就在眼前。
电池容量陷入瓶颈期
回顾手机电池的发展历程，我们不难发现它的进化之路曲折而缓慢。最早的手机使用镍镉电池，尽管能量密度较高，但含有剧毒物质镉，且存在记忆效应，很快被淘汰。上世纪90年代，镍氢电池开始广泛应用于手机，虽然解决了镍镉电池的环保和记忆效应问题，但能量密度依然有限。
直到本世纪初，锂离子电池的出现才让手机电池容量得以大幅提升。凭借更高的能量密度，锂离子电池为智能手机时代的到来做出了重要贡献。但就在人们以为电池技术终于迎来新纪元之时，锂离子电池也陷入了瓶颈期。数据显示，近十年来电池容量的年均增长率仅为10%，远远落后于手机其他硬件的迭代速度。
以iPhone 13 Pro Max为例，其电池容量为4352mAh，比十年前的iPhone 4仅提升了50%左右。而同期，手机处理器主频增长率高达1500%，摄像头像素增长率更是达到5000%，屏幕分辨率增长率为1250%。电池容量的滞后发展，已经成为制约手机全面进化的最大瓶颈。
电池材料创新将带来能量密度的大幅提升
手机电池容量为何难以实现突破？主要原因在于电池材料创新步伐缓慢。传统的锂离子电池采用石墨作为负极材料，理论能量密度有限。而硅是一种极具潜力的负极材料，理论能量密度是石墨的10倍之多，如果能够大规模应用于电池负极，将为电池容量带来数量级的提升。
硅在充放电过程中会发生较大体积变化，导致电极粉化、失效，一直制约了硅基负极材料的实际应用。直到最近，科学家们终于在这一难题上取得重大突破。深圳先进技术研究院最新研发出一种新型铝基复合负极材料，将铝和硅进行复合，成功解决了硅负极材料的体积变化问题，使其能够在锂离子电池中大规模应用。
新型铝基负极材料所搭载的锂离子电池，能量密度比传统电池提高13%-25%，这意味着手机电池容量有望实现数量级的＂大跃进＂。正极材料也在不断创新，超高镍三元材料、富锂锰基材料等高能量密度材料有望替代传统的正极材料，进一步提升电池容量。
除了新型负极和正极材料，固态电池也被视为提高电池能量密度的一个重要方向。固态电池采用固体电解质代替了传统的液态电解质，理论能量密度可以比现有锂离子电池提高2-3倍。目前，宁德时代、比亚迪等车企已开始布局固态电池，未来有望在手机电池领域落地应用。
快充技术与电池容量＂齐头并进＂
提高电池容量固然重要，但如何缩短充电时间同样是手机厂商需要考虑的一个重要问题。哪怕电池容量再大，如果充电时间过长，也难以给用户带来良好的使用体验。 快充技术与电池容量必须＂齐头并进＂，才能从根本上解决手机电量焦虑的难题 。
当前，手机快充技术发展迅猛，充电功率不断提高。中国手机厂商在这一领域处于领先地位，小米、OPPO、vivo等品牌的旗舰机型已经实现120W乃至240W的超级快充。快充协议也在逐步统一，国内手机厂商最新推出的UFCS快充协议，最高支持240W的输出功率，有望成为行业新标准。
快充技术的发展离不开创新材料的支持。例如，碳纳米管由于具有优异的导电性和耐高温性能，被广泛应用于快充电池的负极材料，有助于提高电池的快充能力。 电池管理系统的智能化程度也在不断提高，通过优化算法，实现对电池充放电过程的精细化管理，进一步提升快充的安全性和效率 。
值得注意的是，快充技术并非一劳永逸的解决方案。当前，手机快充功率虽然不断提高，但超过120W之后，对用户体验的提升已经有限。快充的本质是在短时间内将大量能量输送给电池，必然会加剧电池的发热和老化。提高电池本身的能量密度，增加电池容量，才是从根本上解决手机电量焦虑的关键所在。
换电模式或将成为电池容量提升的＂最佳拍档＂
除了依靠电池材料和快充技术的创新，换电模式也被视为提升手机航能力的一个重要出路。与增程技术不同，换电模式完全抛弃了燃油发电机，实现了纯电动的＂终极形态＂。用户只需在换电站更换一个全新的电池组，就能在7秒内完成＂满血复活＂，解决了电池容量和充电时间的双重困扰。
近年来，随着国家政策的大力支持，换电模式在商用车领域的应用逐渐成熟。北汽、吉利、蔚来等车企纷纷加入换电阵营，并在全国范围内加快布局换电站网络。换电模式也开始在乘用车领域落地，蔚来、小鹏等新造车势力成为换电模式的积极探索者和推动者。
换电模式在乘用车领域的推广仍面临诸多挑战，如换电站建设成本高、换电流程标准化程度低等。未来或许还需要政府、车企、电池企业等多方通力合作，共同推动换电模式的发展。一旦换电模式真正在乘用车领域落地，将为电池容量的提升注入新的动力，成为快充技术的＂最佳拍档＂。
手机电池容量之所以长期被＂遗忘＂，主要是由于电池材料创新乏力。但随着新型负极材料、固态电池等创新技术的不断涌现，电池容量的＂大跃进＂时代指日可待。快充技术和换电模式的发展也将为电池容量的提升注入新的动力。
电池容量、快充技术和换电模式将形成＂铁三角＂关系，相互促进、相得益彰。只有三者协同发展，我们才能从根本上解决手机电量焦虑的难题，让智能手机的体验更加完美。对于手机厂商而言，谁能抓住这一发展趋势，谁就能在未来的手机竞争中占据更有利的位置。
