長期以來，我們習(xí)慣于使用它。 「mAh」 用于標(biāo)記手機電池的容量，例如 iPhone 4 電池電量是 1420mAh，小米第一代電池電量為 現(xiàn)在的1930mAh iPhone 15 Pro 是 小米3374mAh 14 Pro 是 4880mAh。

從電池電量來看，我們很容易推斷出不同的手機電池存儲能量哪個多哪個少，對嗎？

但是老狐想說，這樣的判斷可能是錯誤的。

例如 vivo 的 X100 系列，X100 Pro 電池容量是 5400mAh，X100 Ultra 電池容量是 5500mAh。

根據(jù)常識，我們會認為 X100 Ultra 電池電量大于 X100 Pro，因此 X100 Ultra 電池能量也比較好 Pro 高。

事實上，X100 Pro 電池能量是 Ultra是21.01Wh。 20.90Wh，Pro 更高的電池能量。

但這并非絕對的，假設(shè)你每個人都買一部手機，實際測量的電池能量，X100 Ultra 有可能比 Pro 更高。

聽了這話，大家也許會讓我暈頭轉(zhuǎn)向，沒關(guān)系，下面我就給大家解釋一下這到底是怎么回事。

01 電池電量

老狐應(yīng)該從中學(xué)的物理知識開始，有關(guān)電力的單位一般使用。 Wh 或是 kWh 表示， 1kWh 正是我們在生活中習(xí)慣所說的話。 “1 度電”。

W 它是一個功率單位，h 就是時間單位，功率乘以時間，就是電量。

但是電池的容量是 mAh，而不是 Wh 或 kWh，這意味著什么？也就是說，在特定的電壓下，電池可以用多少？ mA 電流放電多少小時，比如， 5000mAh 就是能 5000mA 的電流放電 1 而且特定的電壓就是電池的電壓。

中學(xué)物理過，P（W）=U（V）I（A），功率等于電壓乘以電流，電池電量 mAh 已經(jīng)有了電流和時間，再乘以電池電壓，單位就變成了 mA·V·h，也就是電池容量 Wh。

所以一個電池的容量(電量)要用電池的電量乘以電池的電壓，但是每個電池，標(biāo)稱的電壓實際上是不同的。

在 vivo X100 在系列相應(yīng)的產(chǎn)品詳細信息頁面下面，電池電量和電壓特別用小字標(biāo)注。

例如 X100 Ultra 標(biāo)稱電壓是 3.80V，而 Pro 標(biāo)稱電壓是等價于 3.89V，然后乘以各自的電池電量。 5500mAh 和 5400mAh，最終能量就是前面提到的。 20.90Wh 和 21.01Wh。

即便 vivo X100 Pro 由于電池電壓高，電池電量值反而較低，電池能量較高。

對比度更加明顯，vivo X100 Pro 采用雙電芯單接口連接設(shè)計，標(biāo)稱電壓應(yīng)為 7.78V，所以典型的電池容量應(yīng)該是 2700mAh。

在實際使用過程中，電壓會發(fā)生變化，當(dāng)電池能量充足時，電池導(dǎo)出的電壓可能會高于 4V，電池能量低的時候，大概只有電壓。 3V。

現(xiàn)在，我再來解釋一下為什么實際購買的手機，X100 Ultra 可以比較電池能量 Pro 更高。

如果我們再看看這部分小字，我們會發(fā)現(xiàn)除了上面注明的?！傅湫腿萘俊梗旅嬉矔小割~定容量」，典型的容量高于額定容量。

實際上，大多數(shù)國產(chǎn)手機電池都是這樣標(biāo)注的。

*畫面來源于 B 網(wǎng)站@微機分WekiHome

典型的容量是電池容量的平均值，因為每個電池的實際容量不可能絕對相同。額定容量是 IEC 61960 在標(biāo)準(zhǔn)檢測條件下，最小容量值。

假設(shè)我們買的 vivo X100 Pro 電池的電量接近額定容量， vivo X100 Ultra 接近典型容量，那么 vivo X100 Pro 的電池能量 20.47Wh 就把低于 Ultra 的 20.90Wh 。

所以每個人都可以理解。

此外，由于典型容量高于額定容量，所有手機廠商使用的電池壽命數(shù)據(jù)都是典型容量，這也使得我們購買手機電池的實際容量可能低于推廣數(shù)字。

從消費者的角度來看，代表最小值的額定容量是可信度較高的數(shù)據(jù)。目前OPPO、所有類型的榮譽都有標(biāo)記。

還有充電寶，電池電量數(shù)據(jù)會讓人頭暈，標(biāo)稱容量和額定容量通常會差很多。

例如這個小米的充電寶，推廣的電池電量就是 10000mAh ，而且額定容量只有 5600mAh，第一次看到這個數(shù)據(jù)，大家會不會像老狐一樣懷疑，充電寶的電轉(zhuǎn)換效率這么低？

假如你明白前面手機電池的電壓不一樣，容量也會不一樣，大概也明白為什么會這樣。

在這個 10000mAh 旁邊標(biāo)注了 3.7V，表示電芯的榮量是存在的 3.7V 在電壓前提下計算的， 10000mAh 乘以 3.7V，電池能量也是如此 37Wh。

而 5600mAh 旁邊注明的是 5V/3A表示額定容量在5V/3A 5V 在輸出電壓下計算，所以導(dǎo)出能量就是 5600mAh 乘 5V，獲得 28Wh。

也就是電芯儲存 37Wh 能量，導(dǎo)出能量就是 28Wh，轉(zhuǎn)換效率幾乎是28Wh。 76%。

上述就是手機電池和充電寶在電池電量和能量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

02 硅碳負極

但是，除了這些，現(xiàn)在的手機廠商在宣傳電池的時候，不僅僅是夸電池有多大，還有很多名詞，比如青海湖電池、金沙江電池、藍海電池。

青海湖電池和小米金沙江電池的輝煌宣傳「硅碳負極技術(shù)」。

vivo 藍海電池并未直言硅碳負極技術(shù)，但 vivo x100 Pro 其中提到碳元素重組， X100 Ultra 再次改變宣傳文案，成為高硅負極技術(shù)，綜合起來也應(yīng)該是硅碳負極技術(shù)。

此外，vivo 還宣傳了藍海電池「半固態(tài)電池技術(shù)」。

首先，我們來談?wù)勥@個「硅碳負極技術(shù)」。

在榮譽 Magic 5 Pro 事實上，電池負極首次被石墨取代為硅碳材料，從而提高了電池的能量密度。這是什么硅碳材料？為什么這么多手機廠商用它來宣傳？

首先從鋰電池的歷史開始。

如今，無論是手機電池還是汽車電池，我們都知道鋰電池，鋰化合物作為正極，石墨或硅碳材料作為負極。

但在 1970 2008年，斯坦利·惠廷厄姆剛剛發(fā)明鋰電池時，正極為硫化鈦，負極為金屬鋰，金屬鋰過于活躍，易燃燒。

所以，科學(xué)家們開始尋求能夠釋放和結(jié)合鋰離子的材料，并且更加安全。

1980 2008年，約翰·古迪納夫團隊發(fā)現(xiàn)鈷酸鋰是一種適合電池的正極材料。

1982 2008年，美國伊利諾伊理工大學(xué)發(fā)現(xiàn)石墨可與鋰離子結(jié)合，適用于鋰電池的負極材料。

1985 2008年，日本科學(xué)家吉野彰開發(fā)了鈷酸鋰作為正極，石墨作為負極制造了第一個鋰電池并獲得了專利。之后，索尼在 1991 每年商業(yè)化鋰電池。

由于對鋰電池發(fā)展的杰出貢獻，斯坦利·惠廷厄姆、約翰·古迪納夫和吉野彰獲得了巨大的貢獻。 2019 年度諾貝爾化學(xué)獎。

除鈷酸鋰外，還有錳酸鋰、鎳酸鋰、鎳鈷錳三元鋰、磷酸鐵鋰等鋰電池正極材料。

很長一段時間，負極材料都是石墨。直到最近兩年，我們才開始在手機廠商的宣傳中頻繁看到一個新詞——硅碳負極。

事實上，鋰電池使用硅的實驗早在上個世紀(jì)就已經(jīng)進行了。 70 與石墨這些材料相比，時代開始進行，硅作為負極，比容量高。

所謂比容量，就是電池每個單位的體積或重量都可以導(dǎo)出或儲存的容量，石墨比容量就是 372mAh/g，最大容量可達到純硅的比容量 4200mAh/g，比石墨高出 10 倍多。

然而，由于硅的電導(dǎo)率和鋰離子的擴散系數(shù)較低，硅在電化學(xué)循環(huán)過程中會產(chǎn)生高于鋰離子。 300% 體積膨脹，這種膨脹會損害電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且在充放電循環(huán)中。 10 其次，電池會損失大部分的能量，無法使用。

因此，研究人員找到了一種方法，將硅納米化和納米化硅可以緩解體積膨脹的影響，延長其使用壽命。如果用碳包裹納米化硅，就會有硅碳負極。

添加硅可以提高負極材料的比容量，碳材料緩沖硅在鋰化過程中的體積膨脹，碳還具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，填補硅的導(dǎo)電性能。

所以，我們可以看到榮譽 Magic 5 Pro 青海湖電池采用硅碳負極后，電池的能量密度比提高了。 12.8%，讓硅碳電池在手機行業(yè)大受歡迎，小米和小米， vivo 紛紛跟進。

但是硅碳電池并非第一次進入大眾視野， 2020 2008年，特斯拉宣布他們將在汽車上使用硅碳負極電池。 4680，并于 2022 今年實現(xiàn)量產(chǎn)，今年 6 已于月初生產(chǎn) 5000 萬枚。

不久之后，我們應(yīng)該可以看到硅碳負極電池發(fā)送到更多的低端手機上。

03 半固態(tài)電池

vivo 所謂的藍海電池「半固態(tài)電池」，也就是改善鋰電池中的另一種物質(zhì)電解液。

除了電池封裝、正負之外，鋰電池還由電解液和只有鋰離子才能通過的薄膜組成。正如我們前面所說，電解液的作用是在正負之間輸送鋰離子。

目前，有機溶液一般用于電解液。有機溶液雖然用途廣泛，但安全性不是那么好，易燃易腐，鋰枝晶會逐漸沉淀。鋰枝晶有刺穿膜的風(fēng)險，導(dǎo)致正負短路。

另外，在低溫環(huán)境下，有機溶液粘度增加，鋰離子傳輸效率降低，導(dǎo)電性能降低，這也是鋰電池在低溫下電池壽命降低的原因。

所謂半固態(tài)，就是用固體電解質(zhì)代替電解液，起到浸潤作用，可以提高安全性，在低溫下持續(xù)時間更長，能量密度更高。

vivo 藍海電池在低溫下強調(diào)優(yōu)異的性能。

當(dāng)然，鋰電池的最終形式仍然是「固態(tài)電池」，純固態(tài)電解質(zhì)代替電解液，鋰電池的安全性大大提高，能量密度也可以顯著提高。

但由于沒有液體電解質(zhì)的撤銷，固態(tài)電解質(zhì)與正負接觸面變小，阻抗增大。此外，固態(tài)電池的生產(chǎn)成本更高。

由于碳負極通過材料的進步，在硅納米化后實現(xiàn)硅碳負極，固體電池的發(fā)展仍然是材料科學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵。

21 世紀(jì)的確是材料的世紀(jì)。

參考資料 ：

維基百科，JD.COM，B 站、

王晗《全固態(tài)電池界面研究進展》 ，安漢文 ，單紅梅 ，趙雷 ，王家鈞

余晨露、田曉華、張哲娟、孫卓娟、孫卓娟、鋰離子電池硅基負極比容量提高的研究進展

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