Литий-ионные аккумуляторы служат питанием нашим устройствам уже более трех десятилетий и постоянно совершенствуются. Однако эта технология достигла своего предела зарядной мощности, что потребовало поиска альтернативы. Вот тут-то и появляются кремний-углеродные батареи. Эти батареи отличаются более высокой плотностью и лучшей способностью сохранять заряд, что открывает путь к устройствам, которые работают дольше, сохраняя или даже уменьшая свои текущие размеры. Вот все, что вам нужно знать об этом. Кремний-углеродные батареи являются одним из важнейших достижений в области аккумуляторных технологий, предлагая решение проблемы растущего энергопотребления современных интеллектуальных устройств. По сравнению с литий-ионными аккумуляторами эти аккумуляторы обладают на 3% большей емкостью хранения энергии, что означает гораздо более длительный срок службы батареи. Кроме того, кремний-углеродные батареи демонстрируют лучшую производительность при более низких температурах, что делает их идеальными для использования в различных условиях.
Что такое кремний-углеродные батареи?
Кремний-углеродные аккумуляторы — это новейшая разработка в области портативных устройств с питанием от аккумуляторов, в основном используемых в смартфонах. Эти батареи имеют более высокую плотность энергии, чем литий-ионные (Li-ion) батареи, удерживая больший заряд на положительном электроде (аноде) при аналогичных или даже больших размерах. тоньше чем обычные литий-ионные аккумуляторы.
Благодаря технологии кремний-углеродных аккумуляторов производители могут устанавливать в свои устройства батареи большей емкости, не жертвуя при этом общим размером устройства. Благодаря своей плотности эти аккумуляторы могут хранить больший заряд. 25%. почти. Фактически, кремний-углеродный аккумулятор с такими же размерами, как литий-ионный аккумулятор емкостью 5,000 мАч, может обеспечить до 6,200 мАч энергии.
В то время как теоретическая максимальная плотность для литий-ионных аккумуляторов составляет около 387 Вт·ч/кг, кремний-углеродные аккумуляторы могут превзойти этот предел, достигнув 600 Вт·ч/кг. Чистый кремний может поглощать 3500 Вт·ч/кг, но это приводит к быстрому расширению. Поэтому для стабилизации материала вводят углерод.
Как работают кремний-углеродные батареи?
Несмотря на название, основные принципы работы кремний-углеродных аккумуляторов остаются неизменными. Он по-прежнему транспортирует ионы лития к катоду для создания заряда. Однако, Вместо использования графитового анодаВ этих батареях используется кремний-углеродное соединение. Поскольку он плотнее и несет больше заряда, общий объем остается прежним, а емкость увеличивается. Эта технология также известна как усовершенствованные литий-ионные аккумуляторы.
Причина более высокой плотности кремний-углеродных аккумуляторов кроется в различных элементах, используемых для изготовления анода. В литий-ионных аккумуляторах ионы лития хранятся в графитовом аноде, по сути скользя между слоями графена. Максимальное количество ионов лития, которое может удерживать графен, составляет 1:6. Что касается кремний-углеродного соединения Он может хранить 15 атомов лития на каждые 3 атома кремния., что повышает эффективность хранения энергии.
Если вы не знакомы с принципом работы батареи, ионы лития, хранящиеся в аноде, перемещаются к катоду, который обычно изготавливается из оксидов металлов на основе лития, чаще всего из оксида лития-кобальта. При использовании устройства ионы перемещаются от анода к катоду, вырабатывая энергию, необходимую для питания всех компонентов.
Однако когда вы подключаете телефон к зарядному устройству, ток зарядного устройства заставляет ионы лития из катода перемещаться к аноду. Общие характеристики литий-ионных и кремний-углеродных аккумуляторов остаются одинаковыми – они выдерживают более 1000 циклов зарядки без эффекта памяти и имеют малый вес. Эта разработка открывает путь к более быстрым и эффективным технологиям зарядки.
Преимущества кремний-углеродных аккумуляторов
Главное преимущество заключается в том, что поскольку соединение кремния и углерода более плотное, производители могут Больше накопления энергии В относительно тонкой ячейке. Поскольку в кремний-углеродных батареях используется кремний-углеродный анод, отсутствие графитовых слоев означает, что они Заряжается быстрее Гораздо более эффективно при мощности около 80 Вт и более без многоэлементной конфигурации.
И последнее, но не менее важное: благодаря более плотным батареям, которые удерживают больший заряд, производители могут изготавливать более крупные батареи или использовать батареи большей емкости в устройствах с меньшие или более тонкие структуры. Это гарантирует, что пользователям не придется идти на компромисс в вопросах динамики дизайна.
OPPO Find N5 — отличный пример того, как компании удалось уменьшить толщину устройства, увеличив при этом общую емкость аккумулятора на целых 15% (4,850 мАч против 5,600 мАч).
Кремний-углеродные и литий-ионные: в чем разница?
Одним из важнейших различий между кремний-углеродными и литий-ионными аккумуляторами является материал анода. В литий-ионных аккумуляторах используется графит, способность которого удерживать заряд улучшилась с момента появления литий-ионных аккумуляторов. Однако плотность графита намного ниже, чем у кремний-углерода, и для быстрой зарядки требуется многоэлементная конструкция. Вот таблица, которая поможет понять различия.
Технические характеристики
Кремний-Углерод
Литий-ионный (графитовый)
Материал анода
Смесь кремния и углерода
графит
теоретическая плотность
около 600 Вт/кг
около 387 Вт/кг
Скорость доставки
Быстрее
Медленнее, для быстрой зарядки требуется несколько ячеек
Диапазон напряжения
3.2V - 4.4V
3.0V - 4.2V
Размер и вес
Толще и может быть тоньше
Стандартный размер
термическая стабильность
أفضل
Умеренный
жизненный цикл
1,000+ курсов
1,000+ курсов
Емкость заряда аккумулятора
на 20–30 % больше, чем у литий-ионных аккумуляторов
стандарт
В чем разница между карбидом кремния и кремниевым углеродом?
Вы можете столкнуться с тем, что некоторые люди используют эти два термина как взаимозаменяемые, что вполне объяснимо, если они не знакомы с соответствующей технологией. Но удивительно видеть, как MKBHD допускает ту же ошибку в своем обзоре Galaxy S25 Ultra, тем более, что он также делает обзоры электромобилей. Хотя и кремнийуглерод, и карбид кремния ассоциируются с аккумуляторами и зарядкой, это две совершенно разные вещи.
Углеродистый кремний используется в батареях, в то время как Карбид кремния в основном используется в источниках энергии. Например, зарядные устройства, адаптеры и другие аксессуары. Карбид кремния более близок к нитриду галлия, или GaN, как его называют в промышленности, который в основном используется в зарядных устройствах для смартфонов. Когда сфера применения карбида кремния расширяется для удовлетворения потребностей промышленных источников питания или быстрых зарядных устройств для автомобилей, его начинают использовать из-за его исключительной способности выдерживать высокие напряжения и лучшей теплопроводности.
Телефоны, использующие кремний-углеродные батареи
Многие бренды смартфонов, такие как OnePlus, Xiaomi, Realme, OPPO и Honor, перешли на кремний-углеродные аккумуляторы. Включая последние версии. OnePlus 13 Несмотря на то, что он намного тоньше своего предшественника, он оснащен аккумулятором емкостью 6,000 мАч. Аналогично, Tecno Spark Slim оснащен аккумулятором емкостью 5200 мАч, несмотря на свою толщину. 5.75 مم Только благодаря этой новой технологии. Это считается OPPO найти N5 Еще один яркий пример — компания использовала кремний-углеродные аккумуляторы для создания невероятно тонкого складного телефона.
Хотя китайские производители сейчас прокладывают путь, понадобится как минимум год или два, чтобы кремний-углеродные аккумуляторы достигли уровня телефонов Pixel и Samsung. К сожалению, в предстоящем Galaxy S25 Edge не будет использоваться эта технология аккумулятора, и по этой причине Samsung следовало бы отложить запуск. Однако, по имеющимся данным, корейский гигант может начать использовать его уже со следующего года.
Являются ли кремний-углеродные батареи менее загрязняющими?
Хотя мы хотели бы изучить экологические преимущества кремний-углеродных аккумуляторов по сравнению с литий-ионными (Li-Ion) аккумуляторами, имеющаяся информация, подтверждающая эти преимущества, ограничена. С одной стороны, силикон широко доступен повсюду, что делает его экологически чистым. Однако для производства этих батарей требуется использование кремния высочайшей чистоты, что требует больших затрат энергии.
Более того, эта технология по-прежнему основана на литии и кобальте, добыча которых требует огромного количества воды. Итак, хотя кремний-углеродные батареи могут быть Немного лучше Однако для окружающей среды это Не совсем хорошо.
Что вы думаете о кремний-углеродных батареях? Поделитесь своими мыслями в комментариях ниже.
С точки зрения потребителя кремний-углеродные батареи не имеют существенных недостатков. Большинство проблем лежит на стороне производителей, например, цена, потенциальные проблемы расширения, рыночная адаптация и многое другое. До сих пор эти проблемы решаются весьма успешно.
Нет достаточных фактических данных, позволяющих предположить, что кремний-углеродные аккумуляторы служат дольше, чем их литий-ионные аналоги. Теоретически он должен прослужить дольше из-за лучшей термостойкости.
Хотя основная причина заключается в том, что эта технология относительно новая, Samsung проявляет осторожность, поскольку продает гораздо больше смартфонов. Компания хочет провести тщательное тестирование технологии, чтобы гарантировать ее безопасность.
Комментарии закрыты.