飙升至10000mAh！手机电池进入“充电宝”时代

电子发烧友网综合报道 过去几年，手机电池容量普遍在4000mAh至5000mAh之间，这一容量兼顾了续航表现与机身厚度，是市场的主流选择。
 
不过近年来，随着硅碳负极材料的广泛应用，智能手机电池容量从2024年开始大幅攀升，旗舰及次旗舰机型的电池容量普遍提升至5500mAh以上。
 
今年下半年，国内厂商推出的安卓旗舰机已将电池容量提升至7000mAh水平，而更令人震惊的是，荣耀近期推出的荣耀WIN系列，更是将电池容量提升至10000mAh，同时机身重量与普通旗舰手机相近，不到230g，厚度仅8.3mm。
 
230g的重量是什么概念？我们在电商平台随机选取5款10000mAh充电宝，其重量介于204g至230g之间，均超过200g。将10000mAh电池嵌入手机，且能保持重量甚至低于部分同容量充电宝，这意味着必须大幅提升电池的能量密度。
 
近年来手机电池能量密度的飙升，主要得益于硅碳负极材料的应用。锂电池的能量密度，通俗来讲就是单位质量或单位体积的电池所能存储的电能多少。从原理上看，锂电池的充放电过程本质是锂离子在正、负极之间的嵌入与脱嵌过程，负极材料能容纳的锂离子数量越多，电池的储电能力就越强，能量密度自然越高。
 
传统石墨负极的理论比容量仅为372mAh/g，即每克石墨最多可嵌入372毫安时的电量。经过多年技术优化，石墨负极的实际比容量已接近理论极限，难以实现大幅突破，这也成为制约锂电池能量密度提升的主要瓶颈。要突破这一瓶颈，就必须寻找一种储电容量远超石墨的负极材料，而硅材料的出现，为解决这一难题提供了突破口。
 
硅是目前已知储锂能力最强的负极材料之一，其理论比容量高达4200mAh/g，是传统石墨负极的10倍以上。这一核心特性意味着，同等质量的硅材料能容纳的锂离子数量远超石墨，一旦应用于锂电池，将从根本上提升电池的储电能力。
 
但纯硅材料虽储锂容量高，却存在两大核心缺陷：一是体积膨胀剧烈，充放电过程中，硅与锂离子结合形成合金时，体积会膨胀300%以上，这种剧烈的体积变化会导致电极结构破裂、活性物质脱落，严重影响电池的循环寿命；二是电子导电性差，纯硅的电导率仅为10⁻⁵ S/m，电子传输效率极低，无法满足电池快速充放电的需求。
 
硅碳负极通过将硅与碳材料复合，精准破解了上述难题，让硅的高储锂优势得以充分发挥。硅碳负极采用“硅核-碳壳”“蛋黄-壳”等复合结构，将纳米级硅颗粒包裹在碳材料内部，同时在硅与碳之间预留一定空隙。当硅在充放电过程中发生体积膨胀时，碳壳可起到良好的约束和缓冲作用，避免电极结构被破坏；预留的空隙则为硅的膨胀提供了充足空间，进一步降低了体积变化对电极的冲击。这种结构设计使硅材料能够稳定发挥储锂功能，为电池长期稳定工作提供了保障。
 
通过硅与碳的协同优化，硅碳负极的实际比容量可达420-450mAh/g，相较于传统石墨负极的350-370mAh/g，提升幅度达到20%-30%。而电池能量密度与负极比容量直接相关，在正极材料性能不变的情况下，负极比容量的提升可直接带动电池整体能量密度的跃升。实际应用中，采用硅碳负极的锂电池，其能量密度较传统石墨负极电池可提升30%-50%。
 
随着制备工艺的不断成熟（如化学气相沉积法（CVD法）规模化应用）和成本的逐步下降，硅碳负极将在新能源汽车、储能、消费电子等领域实现更广泛的应用，推动锂电池技术向更高能量密度、更长续航、更优性能的方向发展，为全球新能源产业升级提供核心动力。