自从智能手机的屏幕变得越来越大以来，电池续航时间似乎从未如此美好。功能手机时代充电好几天的体验一去不复返了。

话又说回来，以前的功能手机的屏幕使用时间是多长？是每天1小时吗？如今的智能手机功能如此之多，屏幕如此之大，而且必须始终在线。屏幕使用时间至少有五六个小时。一天一充，看来威力很大！

如果你用过近一年来发布的国产旗舰机型，你会发现它们的续航能力有了长足的进步，基本上两天一充就可以了。手机电池是如何在短短十几年的时间里发展到现在的水平的？近一年来厂商陆续推出的青海湖电池、蓝海电池、金沙江电池等技术有哪些？为什么时间点这么接近？

从镍到锂的飞跃新一代手机用户可能没有听说过“电池没用完之前充电会降低电池容量”这个神奇的理论。这是早期手机使用的镍镉电池的一大缺点。 —— 记忆效应。后来镍氢电池出现，记忆效应明显改善。

直到世纪之交，锂离子电池的材料和制造技术经历了重大创新。成本大幅下降，能量密度提高，解决了电池记忆效应问题。这些改进使得锂离子电池迅速成为手机行业的标准选择，整个行业正式进入锂电池时代。

传统锂电池使用液体电解质，这限制了电池的形状和尺寸。由于电解液必须在电池内部保持稳定，同时还要防止泄漏和腐蚀，因此通常使用硬质外壳，这限制了电池的形状设计。此外，液体电解质在暴露于高温或过度充电时可能会膨胀或燃烧。

后来锂聚合物电池演变为锂聚合物电池，在行业中得到广泛应用。它们使用凝胶或固体电解质并用铝膜包装。它们在尺寸和形状上有更大的自由度，可以灵活适应内部空间日益紧凑的电子产品。电池的热稳定性和机械稳定性也更好，从而降低安全风险。

手机电池技术发展到锂聚合物后，很长一段时间没有大的升级，因为锂电池石墨负极的局限性逐渐显现出来。

石墨负极的理论比容量仅限于372mAh/g，且锂离子的扩散速率较低。这些因素限制了电池能量密度和快速充电能力的提升。

除了材料本身的性能缺点外，天然石墨作为不可再生资源，还面临着诸多问题。

据美国地质调查局（USGS）数据显示，2020年全球石墨储量约为3亿吨。按照目前的开采速度，预计到2050年全球石墨资源将耗尽。同时，天然石墨作为一种自然资源，同样受到天然气、石油等地理因素的影响，其供应并不稳定。

人造石墨可以在一定程度上避免天然石墨带来的问题，但人造石墨的生产过程需要大量能源，并产生大量废水。如果处理不当，会造成严重的土壤和水污染，这与所谓的“环保”和“新能源”是背道而驰的。

商业中最重要的因素：利润。根据目前的生产工艺，相同纯度的人造石墨比天然石墨贵20-30%。随着天然石墨资源越来越少，天然石墨的价格也会越来越贵。

因此，寻找石墨的替代材料已成为锂电池行业最重要的发展方向之一。

锂电的次世代：硅碳负极无论是青海湖电池、蓝海电池还是金沙江电池，他们在宣传中都提到了“硅碳负极”，这也是解决当前电池问题的关键技术。

如上所述，石墨作为负极材料的缺点，有没有其他材料可以替代呢？是的，那就是硅。

作为负极材料，硅的理论比容量高达4200mAh/g，几乎是石墨的11倍。这意味着采用硅阳极的锂电池理论上可以显着提高能量密度，从而延长电池寿命并减少充电次数。

然而，硅材料在充放电过程中会发生高达300%的体积膨胀。这种显着的体积变化会导致电极材料的破裂，从而降低电池的循环寿命。

为了克服这一挑战，科学家开发了硅碳复合材料。通过将硅纳米粒子与碳材料结合，可以利用碳材料的稳定性来抑制硅的体积膨胀，并通过碳的导电网络提高整体的导电性。

尽管硅碳负极技术在提高电池性能方面具有巨大潜力，但其工艺困难仍然存在。硅碳负极的制备需要精确控制材料的纳米结构并确保硅和碳的均匀分布。此外，电池制造过程中的首次效率和循环稳定性也是需要克服的关键挑战。

Group14与ATL事实上，硅碳负极电池技术早在20世纪70年代就已通过可行性验证。为什么近一年才看到大量消费终端采用？

这就不得不提到两家公司，一家是知名的ATL（新能源），它是宁德新能源和东莞新能源的母公司，另一家是初创公司Group14。

2023年2月28日，Group14正式宣布已向ATL供应SCC55材料，为下一代智能手机等3C产品供电，并表示采用SCC55电池材料的手机即将上市。

一周后，3月6日，荣耀发布了全球首款搭载硅碳负极电池技术的智能手机——Magic5系列。行业媒体TechInsights也证实，该技术的实现由Group14的电池材料产品SCC55主导。

我们在著名的Up主微机拆解视频中也可以看到，无论是青海湖电池、蓝海电池还是金沙江电池，都是新能德公司生产的，采用ATL电芯。由此我们基本可以猜测，他们采用的硅碳阳极技术采用的是Group 14的SCC55材料。

为什么一定是Group14的SCC55？因为目前能够量产硅碳负极材料的企业并不多，其中Group14所占份额最大。

明日之星：SCC55在正式介绍SCC55之前，我们先简单了解一下Group14是一家什么样的公司。

硅在元素周期表中排名第14位，这就是第14族中的“14”的由来。该公司成立于2015年，致力于将锂离子电池转化为锂硅负极电池，帮助解决储能问题。先后获得ATL、SK Materials、保时捷等公司投资，累计金额超过6亿美元。是锂电池行业的龙头企业。炙手可热的后起之秀。

硅碳阳极是一项新兴技术。国内外很多公司都在致力于此，并获得了大量融资。很多人甚至在“PPT”上发布了非常惊人的参数。然而，其中许多仍停留在实验室甚至理论状态，远未满足批量生产的要求。

Group14几乎是第一个实现大规模量产的，在应用上也具有无可比拟的优势。

SCC55 的独特之处在于其结构设计。该材料由嵌入碳支架中的硅纳米颗粒组成。这种结构可以让硅颗粒充分接触电解液，从而提高电池的充放电效率。此外，碳支架提供机械支撑，防止硅颗粒在充电和放电过程中膨胀和收缩。

因此，SCC55硅负极电池的能量密度比传统锂离子电池高50%，充电速度更快，理论上只需几分钟。

SCC55材料也易于投入生产。从纽扣电池到软包电池，制造商可以将SCC55无缝地放入任何锂离子电池生产线、超级工厂或电池设计中，而无需重新调整工艺。

盈利的基础不是概念，而是大规模量产。

Group14 的两步工艺使缩放变得简单，首先合成碳以创建碳支架，然后在支架内创建硅并调整内部空隙，最终形成令人惊叹的SCC55。具体工艺细节已被Group14申请了全球专利，并成为其商业帝国的基石。

Group14 还设计了一种易于复制的流程，可在需要的地方建造各种规模的工厂（BAM 工厂）。每个模块都是独立的，每年可生产10GWh的材料。还可以根据需要组合任意数量的模块，形成任意规模的BAM工厂。

从产能来看，Group14位于美国华盛顿州伍丁维尔的BAM-1工厂目前为超过65家客户供货，占全球电池生产市场的95%。 BAM 工厂也在亚洲、欧洲和其他地区部署。可以确定的是，BAM-1工厂的产量已超过10GWh，可满足约10万-20万辆电动汽车的需求。

如果顺利投产，华盛顿BAM-2工厂的产能将是BAM-1的两倍，并将在2024年成为全球最大的先进硅阳极电池技术工厂。

写在最后机械行业人士常开玩笑：不都是供应链技术嘛，自研又怎么样。从结果来看，这些公司的硅碳负极电芯均来自ATL，极有可能采用的是SCC55材料，看来确实如此。

但事实上，供应链和制造商之间的沟通并不是单向的。很多材料和技术的应用往往是双方共同努力的结果。打个比方，供应链技术就像配料。最终的成品还是取决于厨师的烹饪技术和调味。

以本文讨论的电池寿命为例，硅碳负极电池的量产应用是关键。硅碳负极的理论能量密度远高于传统石墨负极，可以大大提高电池寿命。 Group14的SCC55材料是目前最具代表性的硅碳负极材料之一，具有优异的性能和量产能力。

同时，各手机厂商也对电池封装工艺、电源管理、系统调度等进行了优化，让消费者最终能够得到续航表现出色的手机。

对于本文标题提到的问题，大家可以有自己的理解。