问题

如何看待小米 11 Ultra 首发的超级快充硅氧负极电池?

回答
小米 11 Ultra 那个时候推出的超级快充硅氧负极电池,确实是当时一个挺让人眼前一亮的技术点,毕竟在这个手机续航和充电速度都卷得飞起的时代,任何一点进步都会被放大。

大家对它最大的期待,可能就是“比之前的充电更快,而且好像容量还能提一点?”这背后说的就是硅氧负极材料的特性。传统锂电池用的是石墨负极,而硅材料理论上能够储存比石墨多得多的锂离子,所以,在同等体积下,使用硅负极的电池,理论上能量密度可以更高,也就是能装下更多的电量,或者在同样电量下体积更小。

小米 11 Ultra 搭载的这款,就是将硅材料以某种形式(官方说法是“超级硅碳负极”,可能是在硅材料表面做了一些处理,或者与碳材料做了复合)集成进了电池负极。这样做的好处,简单来说就是几个方面:

首先,充电速度的提升。硅负极能够承受更大的电流密度,这意味着在充电时,能够更快速地将锂离子“塞”进负极材料中。这就直接体现在了充电的“小时”变成了“分钟”,大大缩短了用户等待电量充满的时间。对于那些需要快速回血的用户来说,这绝对是福音。

其次,能量密度的潜力。虽然手机电池的整体能量密度受多种因素影响,包括正极材料、电解液、隔膜等等,但负极材料是其中至关重要的一环。硅负极材料在理论上的高容量,为提升电池的能量密度打下了基础。这意味着在不显著增加电池体积的前提下,可以塞进更多的电量,从而延长手机的续航时间。当然,实际的续航提升也会受到手机其他耗电组件以及系统优化的影响,但从电池本身来说,这是一个积极的方向。

再者,循环寿命和稳定性。硅材料在充放电过程中,体积变化会非常大,这容易导致材料的粉化和结构不稳定,进而影响电池的循环寿命。小米 11 Ultra 采用的“超级快充硅氧负极”技术,很可能就是在这方面做了突破,通过特殊的结构设计或者材料改性,来抑制硅材料的体积膨胀,提高电池的稳定性和使用寿命。毕竟,一个充电很快但寿命短的电池,也谈不上什么“超级”体验。

当然,任何新技术都有其需要权衡的地方。比如,初期生产成本可能会相对较高,工艺控制也更复杂。另外,硅负极材料的实际性能表现,也需要长时间的实际使用来检验其稳定性和可靠性。

总的来说,小米 11 Ultra 首次采用的超级快充硅氧负极电池,是手机电池技术向更高能量密度和更快充电速度发展的一个重要尝试。它代表了当时在电池材料领域的前沿探索,为用户带来了更快的充电体验,并且在理论上为提升续航提供了可能性。这种技术的应用,也推动了整个行业的进步,让大家对未来手机电池的发展有了更多的期待。

网友意见

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1.

这是你手机中锂电池的基本结构:

正极是锂化合物,比如钴酸铁锂,磷酸铁锂等;

负极一般是石墨;

中间是可以供离子自由移动的电解液,当然中间一般也会有一个隔膜。



2.

放电时,锂离子从石墨结构上『掉下来』经过电解液到达正极,这时候会产生电流。

充电时,在电场的作用下,离子又从正极跑到负极。


严谨的说法叫『嵌入』和『脱嵌』。



3.

为什么负极用石墨?

石墨有着很规整的结构,离子可以自由穿梭,由于石墨层间的范德华力,也不容易变形或者崩溃。

其实最主要的原因是,地球上的碳实在是太多了,便宜。



石墨作为负极,有哪些缺点呢?


由于本质上是『嵌入』,所以能够嵌入的 锂离子数量和体积相关,要想大容量就必须的大体积。

如果负极空间不够,锂离子嵌入负极阻力太大,无法嵌入负极的锂离子只能在负极表面获得电子,形成锂单质,这就是『析锂』。


形成单质后,离子不够用了,容量自然就下降了。


容量小点就小点,勤快点充电就行,关键还有一个问题,锂晶的会像『树枝』一样生长,有可能会戳破隔膜。


然后内部短路,轻则燃烧,重则爆炸。


最大的问题是,石墨作为负极,目前的技术都已经快接近最大的理论值(350 mAh/g?)了。

没啥搞头了。



4.

Li+在锂离子电池内的存储方式除了『嵌入』,其实还有『合金化』反应。

如果选用硅进行合金化反应,最高克容量可达 4200 mAh/g,是石墨的 10 倍多,而且硅的『嵌锂电位』很低,不会出现什么析锂问题。


能量密度高,而且还安全!

简直当代电量焦虑着的福音啊。


不过哪能这么容易呢,新的问题又随之出现了。


充放电过程中,硅锂合金的生成和分解会发生体积的大幅度变化,最大膨胀可达320%.

体积变化的过程中,会出现『破裂粉化』的现象,负极的活性物质会从电极片上脱落。


一个不恰当的例子,当绿巨人变身,体型变大的时候,衣服不都破成布条,然后掉落了么,他也就只能光膀子了。

也不是没有优化的方法。


第一种,硅的纳米化。

简而言之,就是『搞小点』,再给你一点空间,这样体积变化的影响就不大。这也就是小米说的:

在电池负极增加了纳米级硅氧化合物。


还有一种,是对硅进行碳包裹。

大概相当于绿巨人那条结实的蓝裤衩。


啊,顺便说一句,有本小说,叫做《黑科技从绿巨人裤衩开始》。


5.

硅氧负极,其实在电动车上早已经应用了,但是汽车的销量和手机这种完全是不能比的。

索尼的传感器为什么这么强悍,正式得益于每年手机亿级的市场规模的支持,才能够不断做技术提升。


小米的这个做法,无论是从技术的进化和普及上,无疑是开了一个好头。

不负MIX之名。

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