為甚麼iPhone不用矽碳電池?智能手機電量飆升原理與優缺點全拆解

撰文:黃浩晉
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為甚麼iPhone不用矽碳電池?矽碳電池是什麼?矽碳電池的容量遠超傳統鋰離子電池,部分採用該技術的手機甚至標榜能提供長達兩天的續航力。矽碳電池逐漸成為亞洲手機的標準配置,這項技術未來也很可能會被廣泛應用於歐美品牌的機型中。那麼,矽碳電池究竟有何獨特之處?它為何能大幅提升續航時間?又為什麼可能會影響手機的使用壽命?即看下文了解!

智能手機電量飆升原理與優缺點全拆解。(AI生成)

矽碳電池到底是甚麼?為什麼能打破鋰電池物理牆?

矽碳電池並非徹底顛覆鋰離子電池的正極或電解液結構,而是將負極材料中的石墨,替換成「矽(Silicon)與碳(Carbon)」的複合材料。

傳統鋰電池在充電時,鋰離子會嵌入石墨的層狀結構中。石墨需要6個碳原子才能鎖住1個鋰離子。而矽材料則完全不同,1個矽原子理論上可以與4.4個鋰離子結合。所以矽材料的理論比容量高達4,200mAh/g,是傳統石墨的十倍以上。

將高容量的矽材料與導電性好、穩定性高的碳材料進行複合,利用碳材料來彌補矽材料的先天缺陷,從而發揮矽的強大潛能。(AI生成)

Gadget Hacks關於矽碳電池原理與膨脹率的深度報告中指出,將矽引入負極後,電池單位的體積能量密度可獲得20%至50%的飛躍性提升。這正是為什麼近一兩年各大廠商能把6,000mAh甚至更高的電量,塞進厚度不足8毫米的纖薄機身中。厚度不變但電量暴增。

電池容量衝上6000mAh,為甚麼Apple與三星不敢盲目跟進?

像榮耀(Honor)、vivo、小米等品牌,早已在旗艦與中階機型上全面普及矽碳負極技術,甚至推出了配備超大電池的摺疊屏幕手機。然而,蘋果(Apple)與三星在這項技術的導入上卻顯得異常謹慎。關鍵在於「長期的物理穩定性」與「成本」。

榮耀Magic5 Pro採用矽碳負極電池技術,電池容量高達 5450mAh。(Honor)

雖然碳網絡能緩和膨脹,但矽碳負極在數百次充放電後的累積微量膨脹,依然高於傳統石墨。對於講求全球統一品質、產品生命週期動輒4至5年的跨國巨頭來說,電池衰減的潛在風險仍是考量重點。Beebom提到,納米矽合成與化學氣相沉積(CVD)的工藝成本較高,生產門檻依然顯著高於傳統鋰電池。

三星在剛剛推出的Galaxy Z Fold8系列中首度採用矽碳電池。(三星)

端側AI狂吃電,矽碳電池真的能徹底解決續航焦慮嗎?

答案是:它大幅紓緩了物理限制,但無法單獨「徹底解決」續航問題。

iPhone現行採用的核心電池技術為 可充電鋰離子電池。(AI生成)

隨著人工智能(AI)深度融入手機系統,本地端側大模型的運算成為常態。根據東方財富網報導,研發人員實測在手機端連續運行4B參數等級的AI模型,僅2個小時就能耗盡一顆6,000mAh的電池。

矽碳電池確實為手機硬件爭取到了寶貴的空間,讓廠商可以在不增加機身重量與厚度的情況下,額外多塞進1,000mAh到2,000mAh的容量。

然而,更好的電池技術給了軟件工程師狂加新功能與提高屏幕亮度的本錢。只要端側AI運算需求與高刷新率屏幕的耗電持續攀升,單靠矽碳負極增加的電量,很快又會被日益高漲的功耗吞噬。

來源:EngadgetGadget Hacks、Beebom、東方財富網