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    荣耀“青海湖”背后:电池材料变革记

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      “当时我们整个电池领域的团队都想放弃,要不Magic5系列就先不上这个电池了。”谈及手机续航突破的压力,近日荣耀产品领域专家曹工向记者回忆了研发的艰难时刻。

      这个差点被放弃的项目正是荣耀最新发布的“青海湖”电池技术,这项技术采用了一种新型的“硅碳复合材料”作为负极材料,从而提升电池能量密度,提高手机续航时间。

      为了让新电池搭载进手机,荣耀决定增加资源投入,曹工告诉21世纪经济报道记者:“预研阶段我们同时推进了九套方案,从设计到上市以后整个测试电池数量超过上万片,而正常的项目大概在2000片。”

      技术攻坚后,2023年初,荣耀实现了硅碳负极电池技术首次在手机上的大规模商用,跨过了5000mAh的容量瓶颈。随着新能源技术的升级,电池也成为手机厂商往高端进击的重要模块,日前华为的新机也采用了硅碳负极电池。

      可见,头部手机厂商们的比拼已经来到材料学、基础物理和化学的研发层面,并且在对标苹果的道路上也细节到各个器件模块。曹工介绍道,荣耀从通讯领域、显示领域、电池领域、功耗领域、硬件设计、结构设计、架构设计每个领域都会分析苹果的设计方案去对标。

      眼下,中国手机厂商们在高端市场的突围上分秒必争、对技术也分毫必争。从操作系统、芯片调优到电池,企业都在大力投入基础研发来实现创新,为高端化打下基础。

      车用电池进手机

      事实上,硅碳负极电池率先在汽车上规模应用,早在2020年,特斯拉Model3就已经使用硅碳负极作为其动力电池的负极材料,但直到目前为止,特斯拉都还没有实现对硅碳负极版本4680的高速量产。比亚迪、广汽等国内车厂也同步在进行布局。

      负极是锂电池的重要组成部分,近年来为何大厂选中硅碳负极?因为主流的锂电池负极材料以石墨为主,虽然石墨的导电性和稳定性都很好,但是在能量密度方面已经接近理论极限值,而硅材料的能量密度远远高于石墨。

      更高的能量密度意味着更长的续航能力,这无论对于新能源汽车还是手机而言都是产品刚需。

      但是将硅碳负极电池用于手机仍面临不小挑战,不同于汽车,在手机有限的空间分配下强化电池并非易事。“这一代能够在这么小的空间内放下5450毫安时大电池,已经超出我们的预期了,中间也遇到了很多难题。”曹工举例道,“有一次遇到材料的化学体系的失效问题,当时找了很多方案都解决不了,在实验室非常苦恼,后来得知一位做材料分子学的老师在该领域有研究,我们团队第二天就飞过去和老师交流,从材料分子学的角度重新审视材料设计,最终解决了问题。”

      又比如电池稳定性问题,曹工向记者分析道:“电池负极本身要在多孔碳骨架上吸附硅离子,放的硅离子越多,电容量的密度更大,但是放多了对稳定性就会有影响,所以负极材料放多少、怎么放、怎么吸附、怎么稳定,本身就是一个很难的问题。同时电池除了负极还有正极、电极液等化学体系,我们要保证稳定性,也要让充放电次数的标准都达标。”

      虽然电池技术发展已久,但是新技术的成熟商用,仍需要更多维度的底层技术突破。而在续航焦虑的问题上,行业惯性思维是以快充来弥补电池消耗,但是荣耀叠加能力,“治本而非治标”选择更新电池材料,以“青海湖技术”(即硅碳负极电池技术)来直接提高电池续航能力。

      除了提升电池本身的容量密度外,荣耀也在电源管理一体化上进行投入。曹工谈道,硅碳负极电池在每个电压端释放的能量比不一样,需要构建全新的硬件电路和算法,让其在不同场景下稳定释放出电量。

      电池是智能手机的基础突破点之一,也是高端手机必须要精进的功能。从需求侧看,随着操作系统的升级,软件可能耗电量增加;更高端的芯片,承载更高的算力,需要耗电;折叠屏手机的出现改变了机械结构,手机屏幕大了一倍更加需要电量。因此手机对于电池的要求也越来越高,电池可持续性成为手机在高端手机市场的重要衡量指标。

      基础研发竞赛和高端焦虑

      在新能源产业的快速发展下,电池近几年也颇有潜力。从荣耀的技术创新看,电池背后的基础物理、化学、材料学决定了续航上限,而制造生产工艺决定了下限,此外综合成本考量的商业化集成更是挑战所在。

      这背后折射的是当前手机存量市场的竞争现状,一方面是企业大力投入基础研发,欲通过技术演技带动产品力提升,促进消费者的换机动力。另一方面也体现了厂商建立高端品牌的焦虑和急切心理,面对苹果还在升高的高端市场份额,中国手机公司在各个细分领域中“卷”性能上限,包括影像、续航、通信等等,从而强化能力优势。

      目前,荣耀在着力打造的长板包括鹰眼相机的抓拍功能、青海湖电池技术、射频增强芯片、MagicOS的智慧体验等。

      在研发体系上,荣耀也逐步形成自有风格,目前荣耀13000名左右的员工中研发人员就有8000人,占比超60%。

      曹工表示:“我们内部有一个技术管理组织,分为N、N+1、N+2三个研发阶段。其中,当代落地的技术就叫N技术,比如今年的产品是Magic5,N+1技术或N+2技术会根据用户的需求和当年技术方向来审视和挖掘投入。”

      可以看到,荣耀和华为一样都属于研发重投入企业,荣耀Magic5系列先后在全球、国内召开发布会,也表明了进入独立后第三年的荣耀,已经开始逐步对外释放技术创新实力,并在全球范围内的高端市场,直面与苹果、华为的竞争。

      近年来基础研究成为国内科技产业的主题词,今年政策面也不断提及其重要性,企业间的竞逐也更加激烈。若从全球科技史看,基础研究的重要性也不言而喻,美国科学界、产业界影响至深的报告《科学:无尽的前沿》多年前就重点提及了注重基础研究。

      文中提到:“基础研究会带来新知识,它提供的是科学资本,是所有实际知识应用的源头活水。一切新产品和新工艺都不是突如其来,自我发育和自我生长起来的。它们都建立于新的科学原理和科学概念之上,而这些新的科学原理和科学概念则源自最纯粹的科学领域的研究,基础研究是技术进步的引领者。”

      当然,报告中提到的是学术机构的自由的基础研发,但是放在当下复杂的国际环境下,这些观点依然值得深思。而对于公司来说,由于受制于商业压力和产业链定位等问题,将研究和商业化结合更是难题,更加考验企业的前瞻性和平衡能力。现在,各家手机企业基本都拥有庞大的研发体系,如何在基础研究上形成自己的路径、保持战略定力向上攀登,厂商们还需要跨越更多山海。

      21世纪经济报道记者倪雨晴 深圳报道

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