廣大的智能手機用戶如今早已習慣了每晚睡前給手機充電，否則第二天的使用肯定會受到影響。由于鋰離子電池無法跟上智能手機在屏幕尺寸和性能上的增長，很少有旗艦手機能堅持超過一天的頻繁使用。 電池技術(shù)為何會成為智能手機的短板?它在未來又能有多大的進步空間?

在目前智能手機的可充電電池當中，鋰元素是存在于電解液而非陽極當中的，這也就限制了電池的能效和壽命。如果可以研發(fā)出鋰陽極，那我們的電池就能變得更輕、更小、更耐久，充電速度也會更快。

鋰離子電池的陽極目前都是由石墨制成的，科學家認為，這種材質(zhì)的能力如今已經(jīng)抵達了極限。

近日，從國家知識產(chǎn)權(quán)局獲悉，日前華為技術(shù)有限公司申請“硅碳復合材料及其制備方法和鋰離子電池”發(fā)明專利，該專利于2019年7月31日申請，申請公布號為CN112310363A。

專利摘要顯示，本發(fā)明實施例提供一種硅碳復合材料，包括內(nèi)核和包覆在內(nèi)核表面的碳層。該硅碳復合材料內(nèi)部孔隙尺寸小，可有效降低硅材料與電解液的接觸面積，減少副反應(yīng)的發(fā)生，延長電池使用壽命。與此同時，硅材料均勻分散在石墨骨架周圍，無團聚，使得石墨骨架能夠有效地緩解硅材料的體積膨脹和收縮，提高復合材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和能量密度。

其中，內(nèi)核包括石墨骨架、填充在石墨骨架結(jié)構(gòu)中的無定形碳、以及均勻分布在無定形碳中的硅材料，硅碳復合材料內(nèi)部僅具有孔徑小于或等于50nm的孔隙結(jié)構(gòu)，不存在孔徑大于50nm的孔隙結(jié)構(gòu)。

根據(jù)專利背景技術(shù)，為了綜合石墨和硅材料兩者的性能，業(yè)界開發(fā)了硅碳復合材料。目前公認的可實用化的硅碳復合材料，是用納米硅、石墨、碳造粒形成的二次顆粒。

但由于納米硅和石墨在粒徑上存在2個數(shù)量級的差別，并且納米硅較高的表面能易團聚，這就導致納米硅和石墨難以均勻的分散，納米硅往往會團聚在石墨表面或者集中在某個位置，導致顆粒局部體積膨脹收縮率較大，石墨基材無法很好地吸收和緩解硅的膨脹，最終導致復合材料結(jié)構(gòu)破壞、性能衰退。

本發(fā)明實施例還提供了該硅碳復合材料的制備方法和包含該硅碳復合材料的鋰離子電池。

硅基材料作為鋰離子電池負極具有容量高、來源廣泛以及環(huán)境友好等優(yōu)勢，有望替代目前應(yīng)用廣泛的石墨負極成為下一代鋰離子電池的主要負極材料。

循環(huán)中發(fā)生團聚。因此Si/C復合材料綜合了二者的優(yōu)點，表現(xiàn)出高比容量和較長循環(huán)壽命，有望代替石墨成為新一代鋰離子電池負極材料。

同時，專利還提供了該硅碳復合材料的制備方法和包含該硅碳復合材料的鋰離子電池，該鋰離子電池可為手機、平板電腦、筆記本電腦、便攜機、智能穿戴產(chǎn)品等電子產(chǎn)品供電。

碳與硅相近似的化學性質(zhì)，為兩者的緊密結(jié)合提供了理論依據(jù)，所以碳常用作與硅復合的首選基質(zhì)。深圳方泰，方圓有度、安若泰山，咨詢熱線：0755-27826396.硅通常與石墨、石墨烯、無定型碳和碳納米管等不同的碳基質(zhì)制備復合材料。在硅碳復合的體系各組分作用為：

硅/碳復合負極材料概述

(1)硅：主要作為活性物質(zhì)，提供容量;

(2)碳材料：一般作為分散基質(zhì)，限制硅顆粒的體積變化，并作為導電網(wǎng)絡(luò)維持電極內(nèi)部良好的電接觸。

理論上，硅/碳復合材料儲鋰容量高，導電性能好，但要成為可商用的鋰離子電池負極材料，面臨著兩個基本的挑戰(zhàn)：循環(huán)穩(wěn)定性差和可逆循環(huán)容量保持率低。

鋰離子電池是一種二次電池(充電電池)，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài);放電時則相反。

2019年10月9日，瑞典皇家科學院宣布，將2019年諾貝爾化學獎授予約翰·古迪納夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰，以表彰他們在鋰離子電池研發(fā)領(lǐng)域作出的貢獻。

手機電池一般為鋰離子電池。鋰離子電池由正極、負極、隔膜、電解液組成，正負極浸潤在電解液中，鋰離子以電解液為介質(zhì)在正負極之間運動，實現(xiàn)電池的充放電。為避免正負極通過電解液發(fā)生短路，需要用隔膜將正負極分隔。

手機廠商為提升電池的能量密度，使用了較薄的隔膜，以便在有限的體積中儲存更多電能。厚度的降低增大了隔膜的生產(chǎn)難度，易造成質(zhì)量缺陷，使隔膜不能有效隔離正負極，進而引發(fā)電池的短路與爆炸。

至于電池技術(shù)下一步要如何發(fā)展，這個問題目前還難以回答。尖端領(lǐng)域的科學家正在嘗試當中不斷學習，這也就是為什么每年都有許多超級電池技術(shù)的來了又去。

簡而言之，電池技術(shù)是一門非常復雜的學科，即便匯集了世界上最聰明的頭腦，但它的發(fā)展依然非常緩慢，我們也不會看到憑空出現(xiàn)的開創(chuàng)性電池項目。

至于華為鋰電池更多詳細信息，我們拭目以待。不如讓我們一起期待一下。由于該電池技術(shù)仍在開發(fā)中，因此后續(xù)會有更多信息曝光出來，21ic會持續(xù)跟進。