华为Mate70手机电池续航蓝海

俺是元小锂 2024-12-05 14:56:38

华为Mate 70系列搭载的5700mAh高硅大容量电池,相比Mate 60 Pro+续航时长提升了24%,这得益于华为在电池技术上的多项创新和新材料的应用。

型号/Model:HB496687(新能德)

额定容量/Raled Capackty:5200mAh

额定能量/Nominal Energy:20.13Wh

标称电压Nominal Volage.3.87V

充电限制电压Amited Charge Voltage4.53V

硅碳负极技术

华为早在2019年就布局了硅碳负极技术,这项技术通过在电池的负极材料中加入一定比例的硅,提高了电池的能量密度。硅的理论比容量高达4200mAh/g,是传统石墨材料的10倍,这意味着使用硅负极可以显著提升电池的容量和续航能力。

硅负极的问题

1、硅负极的固有特性:电导率低~10-3S/cm,在电芯充放电过程中形成LixSi合金时体积膨胀量大~400%;

2、硅负极的几种失效现象:颗粒破碎和粉化、SEI膜不稳定、失去电接触、Li离子被困在失效位点等。

硅负极的两个重要性能

电极膨胀

负极电极的厚度膨胀会导致电池厚度膨胀,从而影响电池的体积能量密度,当电极的膨胀比例超过60%时,电池的体积能量密度会严重降低。硅碳复合的负极材料克容量越大,电极的膨胀厚度也越大。

硅负极全电池的容量衰减

当硅负极被组装成半电池和全电池时,容量衰减的机理是不同的。对半电池来说,由于使用锂片作为一侧电极,因此锂源是充足的。

而全电池在充放电过程中的锂离子来自于正极,且锂含量是有限的,当电池在初始充电形成SEI时,消耗掉一部分锂离子后,全电池的锂源在不断减少,且正负极的电位均在不断增加,这会导致正负极可用的SOC区间偏移,进而导致可发挥的容量减少。由于半电池和全电池的组装结构不同,电解液的添加量也会不同。

半电池中的空隙结构使其有充足的电解液可供循环使用,可全电池由于空间的限制使其在循环后期会由于电解液不足而出现容量衰减加速。

提升电池的体积能量密度同时,为了解决纯硅负极在充放电时体积膨胀的问题,需要从电芯体系设计方面考虑对电化学性能的影响。常用的几种硅负极改进策略:硅纳米化、硅表面包覆、掺杂合金相、核壳结构、石墨或碳包覆硅。

电池设计流程图

硅碳复合材料

采用了硅碳复合材料。这种材料综合了硅的高储锂容量和碳的稳定性,能够在一定程度上缓冲硅的体积膨胀,同时改善导电性和循环寿命。

硅氧复合材料

除了硅碳复合材料,硅氧复合材料也是硅基负极的主要技术路线之一。硅氧负极中的Li+在SiO中具有更高的扩散速度,表现出更好的倍率性能;同时,嵌锂过程中体积膨胀也显著小于硅碳负极,循环寿命更长。

电池制备方法

在硅基负极的生产技术中,机械球磨法被广泛应用,它有助于原料颗粒之间的均匀混合并获得较小的粒径,同时颗粒之间的空隙也有利于电池的循环性能的提高。

为了解决硅材料在负极极片中应用时因其易在电池循环过程中产生较大的膨胀,除了在原材料本身入手,还需从隔膜和极板刻痕优化。

隔膜

一种复合隔膜,基材涂覆于所述基材一侧的油性涂层;以及涂覆于所述基材另一侧的水性涂层,水性涂层包括聚合物颗粒,所述聚合物颗粒凸出于所述水性涂层表面与所述水性涂层表面形成间隙。

硅材料在负极极片中应用时因其易在电池循环过程中产生较大的膨胀,因此隔膜需要具备一定的间隙,以缓冲硅负极的局部膨胀力。

极板刻痕

硅材料在负极极片中应用时因其易在电池循环过程中产生较大的膨胀,因此极板具备一定的间隙,以缓冲硅负极的局部膨胀力,同时电解液可以渗透进去填充在极板刻痕凹槽,提升保液率,延长锂离子电池的使用寿命。

通过采用更高克容量的正负极活性材料来提升锂电池的能量密度,而负极材料的提升正成为发展趋势。石墨负极的能量密度已接近极限,而硅基负极材料以其高理论比容量被视为下一代理想负极材料。

Mate 70系列的续航能力相比上一代提升了24%,这得益于高硅大容量电池的应用以及系统优化,使得整机性能提升了40%。

Mate 70系列在电池技术上的创新,特别是在硅基负极材料的应用上,不仅提升了电池的能量密度和续航能力,还通过新材料和制备方法的改进,提高了电池的稳定性和安全性。这些技术的应用,使得Mate 70系列在续航和充电方面都有了显著的提升。

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