不知道为什么，今年的手机厂商似乎突然领悟了一样，除了摄像头都变大，电池的变化也很明显。
看了几场发布会，他们几乎都如同约好了一样，集中发布各自的新电池技术。
什么青海湖、金沙江，还有冰川、蓝海，真是地理大发现啊。
一些朋友可能觉得，电池这种东西不都是年年升级吗，这有什么稀奇的？
先别急，虽然电池容量确实每年都有一定程度的提升，我们简单做了一个表，把这几年主流旗舰的电量变化放在一起，看看有什么不同。
特别是这两年，各个厂商的旗舰机型电量开始猛增，在22年前基本上都在5000mAh以下，而现在都开始往6000迈进。
例如新发布的米15，电池容量已经达到5400毫安时，比米14多了近800，而vivo X200更是做到了6000，甚至超过了共享充电宝，荣耀更是达到了6600。
一些网友已经注意到，今年同尺寸的手机，电池容量比往年能多出20%以上，确实惊人。
显然，电池的变化是有原因的，差评君也对此产生了好奇，究竟背后有什么推动。
经过研究，发现这是因为电池行业技术的进步，虽然并不是固态电池，而是锂电池中的电极材料进行了更新。
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实际上，将锂电池做得更小且持久，一直以来都是电池行业奋斗的目标。
就手机而言，内部空间每一点都是宝贵的。为了节省空间，很多厂商不得不取消了流行的机械弹出摄像头，更别说现在的折叠手机和巨大的摄像模组了。
因此，要满足手机厂商的需求，电池技术就必须有所突破，才能提供更大的电量，同时节省空间。
理论上，这也并不难，因为传统锂电池的电极采用石墨，而一个比较可行的方案就是将电极更换为硅。
为什么呢？因为电池的充放电过程，实际上是离子在电池负极上的进出过程，所以只要电极能够容纳更多的离子，电力自然也就更大，硅的锂离子容纳能力是石墨的24倍，提升了一个数量级。
早在1970年代，科学家就开始研究硅基锂电池，但效果并不理想。
主要原因是，硅会与锂离子形成合金，导致体积膨胀300倍以上，如果放在电池包内，这可能会造成电池爆炸，导致长期无法落地。
科学家们想了个办法，就是将硅与碳混合，继续以碳为主，硅辅助提高性能。
1995年，加拿大团队成功合成了Si-Carbon复合电极；1999年，中国工程院院士陈立泉也制备出每克容量达到1700mAh的电极，堪称纯碳的四倍。
得益于这一突破，手机厂商在考虑电池容量和空间的同时，越来越多地转向了硅碳电池。
2019年，小米在概念机MIX Alpha中首次采用了纳米硅电池；同年，华为也申请了一项名为“硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池”的专利，其他厂商也开始纷纷跟进。
这也解释了为何2019年前后手机电量会出现一波迅猛上涨的原因之一。没错，最近这两年的上涨是第二波。
不过，硅碳电池的本质就是把硅嵌入碳骨架，这样即使发生膨胀，也会被限制住。
因此，制造硅碳电池需要经历“获得碳骨架”、“获取纳米级硅颗粒”、“将纳米硅嵌入”这三个步骤。
第一代硅碳电池的生产采用了研磨法，将硅和石墨烯混合，通过机械外力研磨，使硅达纳米级别，但这样的方式仍显粗糙。
尽管研磨法可以使用，但这种方式生产的纳米硅含量通常在100纳米内，而较粗的硅在膨胀时会遭受更大压力，因此这种生产方式的硅碳电极含硅量都在4%以下，过高则可能导致爆炸。
因此，有关近年来电池行业上游的制造商们，多数在积极探索通过CVD气相沉积来生产硅碳电极。
这种方式通过化学反应将气态的硅烷转化为纳米硅颗粒，并均匀嵌入碳骨架中，完成填充。
与研磨法相比，CVD的工艺更为复杂，直到2022年底，美国Group14公司才实现了技术突破。而国内的新兴企业如天目先导，也在2023年上半年实现了CVD量产，其核心团队正是来自上述提到的陈立泉院士。
因此，到2023年，硅碳电极的含硅量开始提升到6%以上，稳定的大规模量产问题也得到了解决，这也促使手机厂商的电池容量快速增长。
虽然这种量产得益于供应链中的技术突破，但手机厂商们也进行了很多创新，或与电池供应商共同开发新技术。
例如荣耀的青海湖电池，使用的是碳纳米管而非石墨烯；小米的金沙江电池除了硅含量达到6%，还引入了仿生自修复弹性薄膜以防止膨胀；而vivo的蓝海电池则使用了半固态电解液等新材料。
这也解释了为何这两年手机电池会不断变大。
从用户的实际使用体验来看，这几款新手机确实表现持久，尤其是在传统锂电池的弱点——低温环境下，表现相对稳定。
然而，作为一项新技术，虽然看上去不错，但代价又会是什么呢？
我们在硅碳行业的一份会议报告中看到，尽管现在手机的性能很出色，但在生产过程中，例如材料和工艺方面，仍然存在一些问题。
首先，硅碳电池的成本比传统锂电池高，例如，碳骨架的选材尤为重要，最优质的原料需要是多孔碳。
该报告提到，在整个硅碳电极中，多孔碳是成本最高的组成部分。
图为天目先导的多孔碳-硅结构
行业内之前大多使用椰壳作为多孔碳的原料，来源于生物的多孔碳价格便宜、供量大，但结构不均匀且孔的分布和大小难以控制。
如今大部分厂家虽然转向树脂炭，但这种材料成本较高，制作工艺尚需改进，每吨价格在30-50万元，数倍于椰壳。
另一方面，即便造出树脂炭，尚需再进行打孔处理，才可转变为多孔碳。
而在这个打孔环节中，又存在诸多专利保护，因此一些厂家只能直接采购国外的产品。
总之，硅碳电池的循环寿命较短，通常在500到600次循环之间，远远低于石墨电池的1000次以上。
其原因同样在于膨胀的问题，负极表面的SEI膜会因硅的膨胀而破裂，而新暴露的硅又会持续形成新的SEI膜，导致不断消耗锂离子和电解液。
目前尚未找到彻底解决该问题的方案。
正因如此，在高电流情况下，硅碳电池的性能也可能下降，也或许是手机快充变慢的原因。
因此，许多专家认为，硅碳电极技术在手机上确实适用，但在更高要求的应用场景（如动力电池）上，仍需进一步改进。
以特斯拉为例，其小圆柱电池的良率可达到98%到99%，但在大圆柱电池中，要达到同样能量密度，良率降至80%以上。
因为硅碳负极材料会导致负极变薄，若要实现大容量，负极在圆柱电池中卷绕的圈数会增加，而工艺水平不足将影响良率。
因此，像宁德时代的新一代麒麟动力电池，采取的是硅氧路线，而非纳米硅。
归根结底，正如屏幕、解锁、人脸识别等科技，这些新电池技术的本质还是来源于供应链技术的成熟，只有行业内的基础问题得到解决，相关技术才能迅速跟进，将创新呈现给大家。
对于我们这些普通消费者来说，其实并不影响我们购买硅碳电池的手机。
毕竟，这种新电池技术虽然有其问题，但手机的使用年限一般也就三四年，等电池寿命快到极限时，手机也基本上到了该换的时间，正好可以考虑购买新的。
虽然我们并不清楚厂商的考虑，但从整体趋势来看，体积小、容量大的电池是未来发展的方向，似乎没有更好的替代方案。
因此，还是尽情享受吧。
当然，如果你是比较坚持的人，换一块电池仍然能继续使用。
