如今的智慧型手機無所不能，你可以用它來拍攝專業照片、播放 4K 影片、玩遊戲等，然而電池往往跟不上這些負載較重的任務。多年來，製造商一直在研究如何突破鋰離子電池技術的極限，但現在有一種新型電池有望改變此一現狀。矽碳電池已經出現在一些旗艦手機中，為能源儲存領域帶來進步。
什麼是矽碳電池？對智慧型手機重要嗎？
矽碳電池透過以矽碳複合材料取代傳統電池中的石墨，這些新一代電池可以在更小的封裝中提供更大的電力，支援更快的充電速度，並有助於使超薄手機和可摺疊設備更加實用。這次我們將來討論關於矽碳電池背後的技術，以及為何它們被指為行動產業多年來最重要的電池技術突破之一。
目前的鋰離子電池依靠石墨陽極來儲存能量。石墨穩定且相對便宜，但對鋰離子的容量有限。因此，手機製造商必須在電池尺寸和設備重量、厚度之間取得平衡，通常在衡量之下會犧牲續航力來換取更時尚的外型設計，隨著消費者要求更薄的設備和更長的電池續航，這種權衡會變得越來越難。
純矽具有較高的理論比容量，約 4,200mAh/g，是石墨（372mAh/g）容量的 10 倍以上。然而，額外的儲存是有代價的，矽材料會膨脹約 300%，導致開裂、電力不穩定、電池過早失效等。為了解決這個問題，將矽與碳混合行程更具彈性的結構。矽碳電池（Si/C）電池的核心仍然是鋰離子電池，但有所變化的是陽極材料。陽極不再使用純石墨，而是矽與碳的複合材料。這種混合物可以提高能量儲存同時控制充電過程中矽的膨脹。矽碳電池將膨脹減少到僅使用石墨電池的 3 倍左右，這使它用在智慧型手機機身內時更易於控管。
與石墨相比，矽可以儲存多達 10 倍的鋰離子。在實際應用中，Si/C 陽極可以提高能量密度，使智慧型手機製造商能夠在相同空間內容納更多電量，除此之外還可以在不犧牲電池續航的情況下縮小設備體積。由於導電性高，這種電池支援更快的充電，在低溫下的性能更好。可摺疊設備和其他緊湊型設計可能是 Si/C 電池的最大受益者，更高密度的電池使這些設備能夠實現全天電池續航而無需更厚或更重的構造。
雖然矽碳電池技術前景光明，但矽碳電池並非完美的解決方案。矽碳陽極的生產成本比石墨更高，這可能會推高設備價格。另一個擔憂是電池的長期耐用性，儘管工程師們已經解決了膨脹問題，但矽的膨脹程度仍比石墨更大，可能會影響電池在數年日常使用中的續航力。擴大生產以滿足全球需求也是一個重大障礙，目前的生產線已針對石墨進行最佳化，而將它改造為矽碳複合材料需要時間和投資。
對於智慧型手機用戶來說，Si/C 電池代表裝置使用壽命更長、充電速度更快、手感更輕薄。對於製造商而言，在相機、顯示器和處理器的創新對電池性能提出越來越高的要求的時代，它們提供了急需的能量密度提升。如果成本下降且產量提升，Si/C 晶片或將在未來兩到三年內成為旗艦手機的標配。在此之前，它仍將是少數幾款設備的一大亮點。