为什么电池越大，充电反而“慢”了？

standme

2026 年，我们真的还需要充电宝吗？
前不久荣耀发的新机，电池容量已经干到了 10000mAh。还有几款新机的爆料也突破了 8k 大关。
所以理论上来说，确实可以不用充电宝了。

从当年的万能充时代，一块电池只有几百毫安时，到后来电池不可拆卸，我们用了十几年的时间，才好不容易把容量一点点从 2000、3000 提升到了 5000 毫安时。
可是最近这一年，电池技术的发展之快，快到我们没有反应过来，容量就已经干到 10000mAh 了。
其实在此之前，整个电池行业在石墨材料上已经停滞了整整十年，主要原因是石墨这个东西它的吸附比容量极限是 372mAh/g ，而在过去的这几年里，工程师们就算把工艺压榨到极致，也只做到了 360mAh/g 左右。

这就像是一个已经装满水的瓶子，无论你再怎么做表面处理、怎么优化结构，他永远只能装这么多水。
所以只要还在用石墨，电池容量就只能在原地踏步，因此厂商们意识到，修修补补没用了，必须得换个思路了，于是，硅这个材料被重新推到了舞台。
硅这个材料的理论数据非常漂亮，它的容量高达 4200mAh/g，是石墨的 11 倍还多一点。

那么，硅碳电池和我们之前的电池到底有什么根本区别呢？
首先传统石墨负极采用的是“嵌入式储能机制”。
锂离子是通过物理嵌入到石墨的层状晶格间隙中来存储能量的，这就受限于石墨的晶体结构，理论上每 6 个碳原子只能俘获 1 个锂离子，因此其容量天花板较低且难以突破。

而硅碳负极采用的则是“合金化储能机制”。
硅通过与锂离子发生化学反应形成锂硅合金来储能，理论上，每 1 个硅原子可以结合 4.4 个锂离子，这种原子级别的结合方式，使得硅捕捉锂离子的效率呈指数级提升，从而打破了石墨的容量极限。

既然硅这么强，为什么以前不用呢？
核心问题就一个 ——充电时体积胀得太离谱！
石墨充放电时体积只胀 10%~12%，稳得很；但硅吸满电后体积直接膨胀 3 倍，一胀一缩就出大问题：先是硅颗粒被撑裂、碎成渣，跟电池里的导电线路断开，彻底没法储电，电池容量掉得飞快。

更麻烦的是，硅表面有层保护电池的 SEI 膜（固体电解质界面膜），会跟着硅的反复胀裂不断修补增厚，这过程耗光大量电解液和锂离子，不仅电池内阻变大、发热加剧，用不了多久就彻底歇菜了。

所以，硅有这么多物理缺陷，如何才能将其应用于手机电池？
这主要得益于过去两年里，产业链针对其特性研发的四项关键技术方案。
一、为了解决膨胀问题，行业内探索了很久，直到在 2023 年开始，以苏州纽姆特为代表的设备厂商，普及了一项关键工艺—纳米碳包覆技术，简单来说就是给硅穿衣服。

这个工艺是利用 CVD 气相沉积技术 ，把硅烷气体通入到一种像海绵一样的多孔碳骨架里，让硅原子直接沉积在碳的孔隙内部，这就相当于给不安分的硅原子造了一个坚固的房间，有了这层碳包覆，硅在内部再怎么膨胀，也被限制在骨架里，不会撑破结构，同时，碳网络保证了导电性，让电池能稳定工作。
正是因为这项技术把成本打了下来，才有了今天的大电池普及。
二、为了应对硅膨胀导致的 SEI 膜破裂和电解液消耗，以 vivo 蓝海电池为代表的技术方案，对电解液进行改良，采用了“固液混合”或“原位固化”工艺，也就是常说的半固态电池技术。

通过在电解液中引入高分子聚合物，构建起一张微观的聚合物网络。
这个网络不仅能限制溶剂乱跑，减少副反应；还能像凝胶一样提供机械强度，从物理上缓冲硅颗粒的膨胀。
三、硅是半导体，导电性能远不如石墨。
为了让电能在电池内部畅通无阻，供应链全面转向了单壁碳纳米管，这方面，国内的天奈科技为代表。

简单来说碳纳米管就像在电池内部搭建了一张高导电的神经网络，把分散的硅颗粒紧紧抓在一起，这是让大容量电池能维持正常工作的关键的一环。
四、硅负极还有一个坏毛病，在充电时会吞噬大量的锂，造成容量永久损失。
为了填补这个亏空，像宁德时代，就引入了预锂化技术。

这是一种极高难度的工艺，相当于在电池出厂前，预先在负极里注射一部分活性锂，主要目是补上首次充电时，SEI 膜形成及不可逆反应耗掉的锂离子。
所以，现在大容量电池才得以面市。不过，随着电池容量越来越大，大家也发现一个很明显的现象，前几年各家都在卷的大功率快充，突然间没人吹了。
以前我们还能看到 200 多 W 快充的手机甚至 320W 的概念机，那时候的厂商卷快充已经卷到不知天地为何物了，但到了这两年，新机的充电功率大多回到了 120w 以内。

那为什么电池变大了，充电反而变慢了？主要是有两个原因
第一个原因，来自硅材料本身。
我们都知道石墨是良导体，电子跑得飞快。但硅本质上是半导体，导电性能远不如石墨，根据小学二年级都学过的焦耳定律（热量等于电流的平方乘以电阻），当大功率快充的电流涌入时，由于硅材料的电阻更大，产生的热量会很大，如果要硬上超高功率快充，电池内部会瞬间变成一个“高压锅”，温控根本压不住。

第二个原因是，硅材料锂离子的移动速度太慢，
我们可以把给电池充电的过程，想象成是早高峰时段的地铁进站：大功率快充，就好比是一列满载的地铁进站，瞬间涌下来成千上万的乘客（锂离子），疯狂地冲向出站口，而硅负极的内部结构，偏偏像是一个只开了一个闸机的老旧站点，吞吐效率极低（扩散系数低）。

这就导致了一个局面：如果使用大功率快充，外部涌来的锂离子大根本来不及钻进硅的内部结构里，只能被迫拥堵在电极的表面，如果积累过多，这些堆积在门口进不去的锂离子，会直接在负极表面固化，还原成金属锂，这不仅会造成容量永久损失，更危险的是，这些金属锂会像屋檐的冰棱一样越长越尖，形成锂枝晶，最终刺破电池隔膜，引发短路甚至爆燃，这就是析锂现象。

除了材料本身的限制，电池结构的变化也是快充消失的重要原因，如果你喜欢看拆机视频，就会发现一个现象，就是以前为了实现大功率快充而标配的双电芯设计也不见了，取而代之的是清一色的单电芯。
要理解为什么单电芯做不到大功率充，我们只需要看一个小学二年级就学过的物理公式：P=UI（功率=电压×电流）。
锂电池的单体电压一般是固定的，如果我们想在单电芯上强行推高充电功率，在电压无法改变的情况下，唯一的办法就是疯狂拉高电流。

但是，别忘了刚才提到的焦耳定律，发热量是随着电流的平方暴增的。过大的电流会让电池瞬间变成一颗炸弹，这可不是闹着玩的。
所以为了安全，单电芯的充电速度必须被严格限制。
那以前的双电芯为什么能快充呢？这就得益于它的串联分压原理。
根据公式，在同样的充电功率下，电压翻倍了，电流就可以减半。

而电流减半带来的好处是巨大的，发热量直接降到了原来的四分之一，这就是双电芯的好处，利用高电压把电流压下来，巧妙地绕过了发热这道物理墙，这也是为什么黑厂系（OPPO）的手机独爱双电芯的原因。

让手机厂商放弃双电芯还有一个原因，现在手机内部寸土寸金，双电芯相当于在机身里塞了两个独立的电池包，中间还得有封装隔断、保护板和复杂的连接电路。

这些东西占了宝贵的地盘却不存一度电，纯属于浪费空间的公摊面积，所以，现在的手机不仅电池容量大了，重量反而轻了。
还有就是大功率的快充峰值其实也维持不了多久，过几分钟就会掉下来。
而且续航变长了，像荣耀 WIN 一万毫安时的电池，就算你再重度的手机用户， 用一天还是够的。我们对充电的依赖自然也就低了，那么超快充的意义也没那么大了。
但硅碳电池，有一个小问题——锁容问题。
硅碳负极材料虽然理论比容量高，但其放电电压平台显著低于传统石墨负极，在放电的后半程，硅碳电池的端电压下降速度较快，然而，手机内部的射频芯片、处理器和基带等元器件，都有一个固定的最低工作电压，通常在 3V 到 3.3V 之间 。

一旦电池电压低于这个阈值，元器件就会因供电不足而无法维持正常逻辑运算或信号发射。为了保护硬件，BMS（电池管理系统）必须在电压触达阈值时强制切断电源，这就导致电池内部虽然仍存有部分电荷，但因电压过低无法释放。
所以你买到的手机里的硅碳电池算是一块“半成品”。
当然，现在的硅碳负极电池或许还不是终点，毕竟期待中的全固态电池还没真正普及嘛。

归根结底，行业投入这么大资源去死磕电池技术，价值远不止是让手机多续航几个小时 。
在过去的几十年里，我们的算力飞速增长，但能源技术始终是那个“拖后腿”的短板，而现在的每一次技术突破，本质上都是让能源技术去追赶算力的步伐，只有当这块短板真正被补齐的时候，那些科幻设想中的 AR 眼镜、人形机器人、AI终端等等，才算真正拥有了落地普及的可能。

—じ☆ve人生—

电池大了充电慢，原来是在养生啊！

镜花水月

我算是看明白了，这电池技术升级就像给老房子换大水管，1万mAh容量顶64个足球场蓄水量，可硅膨胀问题就像水管热胀冷缩总漏水，快充变慢真是无奈

gzcom520

用我奶奶能听懂的话解释一下“锁容”到底是啥意思@元宝