就在本周，荣耀在上海举行 Magic5 在一系列新闻发布会上，会议正式揭露了之前的预热情况「青海湖电池」硅碳负极技术的使用，并宣布荣耀 Magic5 Pro 和 Magic5 硅碳负极电池技术在行业中首次启动，电池容量已达到 机身厚度为5450mah 8．77mm。按照荣耀 CEO 赵明说，搭载大容量「青海湖电池」的荣耀 Magic5 Pro 还有最终版本可以支持整天重用。
事实上，硅碳负极电池技术早已被行业探索，特斯拉 2020 年发布的 4680 电池采用高镍正极＋硅碳负极材料，加上全极耳和干电池技术，正式声称新电池的能量密度可以达到 300Wh／kg。在锂电池负极材料技术的发展中，硅基材料的关注度最高，工业化的希望也最大，尤其是特斯拉 4680 电池直接促进硅基负极的布局，包括硅碳负极和硅氧负极。
在这两个方面，另一家手机制造商小米已经尝试了很长时间。早在 2019 年，小米在概念机上 MIX Alpha 采用硅碳负极电池，电池容量达到 4050mAh。而在小米 11 Pro 和 Ultra 上面，小米开始使用硅氧负极电池，最新出现的小米真无线 AR 官方还提到了眼镜的搭载「硅氧负极电池」。
图／雷军微信微信官方账号
但另一方面，从 2020 自年官宣以来，特斯拉已经正式宣布。 4680 硅基负极电池的大规模应用仍未进入大规模生产和交付阶段，存在一些常见问题。因此，高能密度、高性能的硅基负极电池真的可以刷新我们「续航」体验吗？
从石墨到硅基，电池技术再次向前发展「一小步」
在过去的几年里，电池能量密度的提高主要取决于结构的改进。例如，特斯拉的圆柱形电池直径越来越大，高度越来越高，单个电池所需的电池数量也减少，空间效率的提高也提高了车辆的范围。类似地，比亚迪的刀片电池也通过结构改进进步提高了电池的能量密度。
然而，仅仅指望结构改进显然是不够的，电池材料的改进也是整个行业的共同方向。除了从液体电解质到固体电解质，即固体电池的发展外，正负极材料也是关键，在负极材料方面，传统的石墨负极材料已接近性能极限。
图／美国能源部
充电过程中，正极锂离子通过内部电解液分离，通过隔膜嵌入负极(通常是石墨)；另一方面，在放电过程中，负极锂离子通过电解质和隔膜嵌入正极。正负极材料的比容量，即单位质量的电池或活性物质所能释放的电量，将在很大程度上影响电池的能量密度。
目前，钴酸锂、镍钴锰、磷酸铁锂等正极材料有很多选择，但负极材料领域最主流的材料是石墨，包括人造石墨和天然石墨 2021 年占所有负极材料出货量的比例 98％，其他负极材料，包括硅基负极，只有出货量 2％。
从性能的角度来看，石墨负极在各个方面都不是最好的，理论比容量只有 340～370mAh／g，占据绝对主流的核心原因是来源广、价格低、安全性好、工艺成熟。综上所述：
量大管饱。
但今天，从行业到用户，电动汽车都渴望提高电池的能量密度。在石墨负极无法绕过性能极限的背景下，选择更换性能更高的硅基负极材料几乎是一个不可避免的选择。
理论上，硅基负极材料的比容量可以高达 4200mAh／g，接近石墨负极理论的极限 12 倍，也是目前已知比容量最高的电池负极材料。即使是硅碳负极和硅氧负极材料，实际比容量也分别达到了 450mAh／g 和 450～500mAh／g。
4680 电池，图／特斯拉
对于实际应用，最明显的感知是电池能量密度的提高。特斯拉采用硅碳负极 4680 电池能量密度已达到 300Wh／kg，特斯拉声称其能量是 2170 电池的 5 倍，车辆续航里程也增加了 16％。
电车核心，手机泄漏？硅基负极「小」问题
两年多过去了，我们仍然没有看到特斯拉 4680 电池的大规模生产和交付。一方面是硅基负极电池的美好前景，但另一方面也面临着许多挑战，其中之一是现有硅基负极的循环寿命。
理论上，硅基负极电池应该是一种高寿命电池，但目前小规模应用的硅碳负极电池的循环寿命普遍存在 500～600 次，大大低于石墨负极电池，基本高于石墨负极电池 1000 次的水平。
更大的问题是，手机等 3C 电池充放电循环寿命的产品要求一般在 600 二、无人机约为 200 第二，但对于汽车来说，国家标准对动力电池的循环寿命要求是 1000 第二次以上。换句话说，现有的硅基负极电池根本达不到国家标准的上车要求。
然而，硅基负极电池的更高能量密度一直是其优势，但目前的低循环寿命和更高的成本阻止了部分产品的使用，只有少数高端智能手机和其他产品有能力和愿意使用，这就是为什么我们会在小米 11 Pro／Ultra 和荣耀 Magic5 Pro／硅基负极电池在最终版本中可见。
硅基负极电池市场趋势预测，图／贝特瑞
但毫无疑问，硅基负极材料在动力电池中的应用是最关键的环节，绕过中国电动汽车市场几乎是不可想象的。硅基负极电池寿命过低的主要原因之一是硅基负极材料的充放电膨胀率超过 300％，一般只有石墨负极 12％～15％。高膨胀率导致硅颗粒破裂，导致电极故障，导致锂离子快速衰减，影响电池循环性能。
在 2020 马斯克曾在2000年的发布现场承诺 2022 今年解决这些问题，实现大规模生产。但今天，特斯拉 4680 电池仍在小批量生产，只有少数美国市场 Model Y 搭载交付。
尽管特斯拉的大规模生产受阻，但电池制造商仍在加快硅基负极的布局，包括宁德时代、比克、亿威锂能、蔚蓝等国内电池制造商 4680 项目着陆，其中宁德时代麒麟选择预锂硅氧代表硅负极在方形电池中的成功应用，仅 2023 年就有 10Gwh 生产计划。
另一方面，特斯拉的 4680 电池还是可能的 2023 年硅基负极电池的主要出货力，同时松下，LG 等待海外电池制造商今年开始 4680 电池量产。
的确，硅基负极电池也面临着大规模生产和成本的挑战，但核心点如上所述，电动汽车迫切需要更高能量密度的电池，石墨负极理论上不能满足发展空间，硅基负极是最高的理论效率和最接近工业化的材料。再加上主要汽车公司和电池制造商的押注，目前的挑战，硅基负极行业：
只是黎明前的黑暗。
本文图片来源：123RF 正版图库 来源：雷科技
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