上善若水，水善利万物而不争。这就是为什么各家电池都会以水来命名的原因，谈谈手机电池

目前在手机市场上，各家各户都将自己的电池命名与水结合在一起，这让我想到了上善若水水善利万物而不争，意思就是水能够滋养，包容万物。

锂电池的运行原理

锂电池的工作原理基于锂离子在正负极之间的嵌入和脱嵌过程。在充电过程中，锂离子从正极材料中脱嵌，通过电解质移动到负极并嵌入其中。同时，电子通过外部电路从正极流向负极，以补偿锂离子的嵌入。放电过程则是锂离子从负极脱嵌，通过电解质移动回正极，并释放电子，电子通过外部电路流向正极，从而为外部电路提供电能。锂电池的正负极通常由特定的材料构成，如正极常用的是锂铁磷（LiFePO4）或锂镍锰钴氧化物（NMC），负极常用的是石墨。隔膜则是一种多孔的膜，它允许锂离子通过但阻止电子直接从正极流向负极，确保了电池的安全运行.

锂电池负极材料发展史

锂电池负极材料的发展史可以追溯到锂离子电池技术的早期阶段。最初，金属锂被用作负极材料，但由于其高活性和安全问题，研究人员开始寻找替代材料。1980年代，石墨作为负极材料的研究取得了进展，石墨具有良好的电导率和循环稳定性，能够有效地容纳锂离子，从而提高电池的能量密度和循环寿命。石墨负极材料的商业化应用标志着锂电池技术的一个重要里程碑。

随着电动汽车和便携式电子设备对电池性能要求的提高，研究人员继续探索新的负极材料。硅基材料因其极高的理论容量而受到关注，但其在充放电过程中的体积膨胀问题限制了其实际应用。因此，科研人员通过设计复合材料和使用多孔结构等方法来降低硅材料的体积膨胀率，以提高其循环稳定性。

此外，硬碳和软碳等非石墨碳材料也被研究作为负极材料，它们具有不同的微观结构和储锂机制。钛酸锂作为一种尖晶石型固溶体，因其优异的电化学稳定性和循环寿命而被商业化。

近年来，随着纳米技术和复合材料的发展，锂离子电池负极材料的研究进入了新的阶段。有机负极材料、金属有机框架化合物和有机小分子材料等新型负极材料也成为研究热点，这些材料具有成本低、环境友好、结构可控和高电化学容量等优点。

碳基负极材料

碳基负极材料的优点

高嵌锂能力：碳基负极材料具有较高的理论嵌锂容量，例如石墨的理论比容量为372mAh/g，但是相比较而言，它的容纳率要低于硅基材料。

良好的电化学性能：在嵌锂过程中，碳基材料表现出低且平坦的电位特性，有利于提供高而平稳的工作电压。

经济实惠：碳基材料成本相对较低，且无毒、稳定，提高了电池的安全性。

良好的循环稳定性：碳基材料在放电状态下稳定，有助于避免枝晶的产生，进一步提高电池的安全性和稳定性。

碳基负极材料的缺点

溶剂相容性问题：某些碳负极材料与特定有机溶剂的相容性较差，可能导致溶剂插入石墨层间并在结构层内还原，破坏石墨结构。

首次库仑效率：石墨负极材料在首次充电时容易与电解液反应生成SEI膜，导致首次库仑效率较低。

循环稳定性问题：石墨与电解液的相容性较差，可能导致石墨层膨胀剥落，影响电池的循环稳定性。

硅基负极材料

硅基负极材料的优点

高理论比容量：硅基负极材料具有极高的理论比容量，可达4200mAh/g，远高于传统石墨负极材料的372mAh/g，这意味着硅基负极能够显著提高电池的能量密度。

快充性能优异：硅材料能够从各个方向提供锂离子嵌入和脱出的通道，有助于实现更快的充电速度。

安全性较好：硅的嵌锂电位高于碳材料，与电解液的反应活性较低，因此充电析锂风险小，提高了电池的安全性。

经济性：硅在地壳中储量丰富，价格相对低廉，有利于降低电池成本。

硅基负极材料的缺点

体积膨胀率高：硅在充放电过程中会产生高达300%的体积膨胀，这会导致活性颗粒破碎、电极结构崩塌，严重影响电池的循环稳定性和寿命。

导电性差：硅是半导体材料，其本征导电性较差，可能需要额外的导电剂来提高整体电极的导电性。

循环寿命低：由于体积膨胀和电极结构的破坏，硅基负极的循环寿命通常较短，一般在300-500次左右，远低于石墨负极的1500次以上。

首次效率低：硅基负极的首次充电不可逆循环损耗较高，首次库仑效率通常为65%-85%，远低于石墨负极的90%-94%。

硅基负极材料的这些优缺点决定了其在实际应用中需要通过表面改性、纳米化、复合化等方法来改善性能，以实现商业化应用。

碳硅复合负极材料结合了硅和碳的优点

高理论比容量：硅基材料具有极高的理论比容量，复合碳材料后，可以在一定程度上保持硅的高容量特性。

体积膨胀的有效缓解：碳材料可以在充放电过程中缓冲硅的体积膨胀，减少颗粒破碎和电极结构的破坏，从而提高循环稳定性。

改善的导电性：碳材料的加入可以提高复合负极的整体导电性，有助于提高电池的充放电效率。

结构稳定性增强：通过合理的结构设计，如核壳结构或三维网络结构，可以进一步增强复合负极的结构稳定性，提高材料的循环性能和倍率性能。

提高首次库仑效率：复合结构有助于减少硅与电解液的直接接触，从而降低首次循环中的不可逆反应，提高首次库仑效率。

安全性提升：由于碳材料的加入，硅的嵌锂电位提高，与电解液的反应活性降低，有助于提高电池的安全性。

这些优点使得碳硅复合负极材料在提高锂离子电池的能量密度和循环寿命方面具有重要的应用潜力。

各家品牌硅含量

由此可以看到，目前各家的电池负极材料采用的就是硅碳复合材料，并且各家的硅碳复合材料当中硅含量多少，也是参差不齐。

华为手机电池中使用的硅含量目前没有收到，并没有像龙晶屏幕一样，华为对他进行命名，所以现在我们看到的宣传就是硅碳电池。荣耀发布的第三代青海湖电池实现了10%的硅含量，这是行业内的较高水平。其他品牌如一加的冰川电池和vivo的蓝海电池硅含量为6%。小米的金沙江电池含硅量高达6%。