伴随着5G网络、高刷新率屏幕、复杂影像算法、AI（人工智能）应用等的普及，智能手机电池容量在过去数年间经历了持续增长。
7月30日，OPPO宣布新机OPPO A7 Pro Max搭载一万毫安级大电池，成为又一家将手机电池容量推向“万级”的厂商。事实上，从5000mAh到8000mAh，再到如今10000mAh级别电池，以及还有一些厂商着手研发12000mAh乃至更高容量的电池方案，智能手机电池正在进入新的容量竞争阶段。
“万级”毫安电池出现的背后，是硅碳负极技术逐渐走向规模化应用。
不过，大容量电池也带来了新的问题。电池容量增加意味着占用更多内部空间，同时整机重量也会上升，如何兼顾续航、轻薄、寿命和可靠性，正在成为手机厂商下一阶段竞争的关键。
从石墨到硅碳
手机厂商对硅碳负极技术追捧有一个重要原因：手机内部的空间非常宝贵。
过去几年，伴随多摄、潜望式镜头、面部识别等功能普及，各大组件不断侵占电池空间，传统通过简单增加电池体积提升容量的方式已经越来越难。
而AI手机的快速落地，则进一步提升了手机对于续航的需求。
随着端侧大模型、智能体等功能逐渐进入手机，终端算力需求增加，也意味着更高的功耗。
“在实际测试中，手机运行端侧模型已经展现出较高能耗需求。我们跑了一个4B的模型，2个小时，就把一个6000mAh的电池用完了。”OPPO电池研发负责人田晨认为，未来智能体运行需要更高效的供电体系。
硅碳负极的价值正在于，在有限空间内提升能量密度。据悉，传统锂电池负极主要采用石墨，而硅负极理论比容量远高于石墨。通过提高硅比例，电池可以在相同体积下获得更高容量。
消费者渴望“续航无焦虑”，但技术从实验室到消费电子产品量产，中间仍存在巨大挑战。
硅最大的难题是膨胀。充电过程中，硅吸收锂离子后会产生明显体积变化，放电后又收缩。长期反复膨胀和收缩，会导致负极结构破坏，并引发固体电解质界面膜（SEI）反复破裂、重建，造成锂离子损耗，最终影响电池寿命。行业数据显示，部分硅碳负极电池的循环寿命仅为700至800次，约两年出头便可能出现明显衰减。
“电池用久了会鼓包，你不能让电池鼓包，那就要预留空间。一旦预留空间，电池容量就不够了。”田晨表示，对于手机厂商而言，如何控制膨胀，是硅碳电池应用过程中的核心挑战。
为了改善硅基材料稳定性，目前行业主要通过纳米化处理、碳包覆、多孔硅碳结构设计以及孔道优化等方式提升性能。其中，OPPO主要采用CVD多孔硅碳技术。“先用碳材料造一个内部全是‘纳米小房间’的多孔碳骨架，再将硅以极小的颗粒形态均匀沉积进入每一个‘小房间’中。碳骨架本身是优良的电子导体，而孔隙‘小房间’则为硅的体积膨胀预留了物理缓冲空间。充电时硅在孔隙内部膨胀，不会撑破整体结构；放电时硅收缩，骨架保持完好。通过这种‘预留缓冲空间’的设计，硅负极粉化问题从物理结构层面得到了有效抑制。”OPPO方面表示。
除此之外，为避免电池内部出现严重的缩涨循环，还有一些厂商会通过电池管理系统进行“锁容”。比如：通过电池固件将允许充放电的上限设置在电池物理容量的80%～90%左右。并且，在低电量时，会将软件“0”关机线设置在物理容量的10%左右。从而导致手机电池的可用容量只是物理电容量的一部分，即消费者看到的标称容量，并不一定等于实际可长期使用容量，这种方式会导致消费者不能直接判断自己能用多少电量。
但田晨介绍称，目前“锁容”想解决的，现在用体系搭配、材料优化的方法就已经能够做到。“与其‘堵’，不如从材料技术上根本解决问题。我们通过参与上游材料研发、自建电池材料实验室、搭建供应链体系，选定了新一代材料方案，可在电池容量提升的同时，将循环寿命增加500次。”
大容量背后的技术边界与成本压力
随着硅碳负极技术逐渐成熟，手机电池容量正在迈向“万毫安时代”。
近日，OPPO公布了旗下首款搭载万毫安时级别电池的长续航机型。此前，荣耀已经推出两款搭载10000mAh级别电池的产品。
“容量到了10000mAh，续航以及体验肯定会有质的飞跃，待机时间可能达到一天半或者两天，并且会冲击移动电源市场。”欣旺达电池业务研发总监安建说道。另据他透露，目前12000mAh电池已经进入预研阶段。“从目前初步摸底来看，12000mAh的量产风险已经比较低，但考虑市场风险，会相对保守（所以目前只推出10000mAh）。”
对于手机电池而言，10000mAh并非终点。随着万毫安时级电池逐渐走向量产，产业链正在进一步探索更高容量方案。田晨透露：“我们跟欣旺达合作的14000mAh、15000mAh的都有（预研），明年12000mAh电池有望实现出货。”
不过，从产业角度来看，电池容量并非一味追求更大。超过10000mAh之后，容量继续提升将面临重量增加、空间占用以及长期可靠性等新的挑战。
安建介绍称，电池容量越大，相应的重量也会增加，从而影响抗衰性等实际应用体验。因此，未来手机电池竞争并不会简单停留在容量数字比拼，而需要在容量、重量、寿命和可靠性之间寻找新的平衡。
除了电池容量，目前来看，硅比例提升同样存在技术边界。
安建认为，40%～50%的硅碳比例是一个重要节点。如果材料体系和工艺没有进一步突破，继续提升硅比例将面临挑战。如果继续向上突破，可能会从40%多直接提升到100%（纯硅路线）。
事实上，硅碳技术正在快速推进。安建介绍，硅碳路线最初从较低比例开始，随着材料技术突破快速提升，整体硅比例已经从早期约3%提升至目前30%左右。从产品出货情况来看，目前硅碳体系占比已经接近30%，预计明年这一比例至少达到50%以上。
与此同时，成本仍是硅碳负极大规模普及过程中无法绕开的现实问题。
相比传统石墨材料，硅碳材料价格明显更高。安建介绍，硅碳材料价格约为石墨的8倍，但由于其在电芯中的占比较低，最终成品电池成本预计提升10%~20%。
“掺硅比例越高，成本越高。”安建表示，硅碳路线虽然是目前行业的重要方向，但真正大规模普及，还需要解决成本问题。
对于手机厂商而言，这也是一个商业平衡问题。安建坦言，“手机市场本身已经进入存量阶段，目前又遭遇存储的冲击，蛋糕就这么大，怎么分这个蛋糕，就是另外一个学问”。
与此同时，硅碳电池背后的研发投入也在增加。田晨透露，OPPO从材料开发阶段已经投入了上千万元。
从产业发展路径来看，安建认为，硅碳并不是手机电池的最终形态。“未来应该是固态电解质加上一个钢壳的壳体，再加一个叠片结构，其中阳极是纯的锂金属，不是碳，也不是硅。”
这意味着，硅碳负极正在成为传统锂电池向下一代能源技术过渡的重要路线，不过未来手机电池的竞争，不仅是材料性能的竞争，也将是成本控制以及整机系统优化能力的综合竞争。
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