5G 초고속 통신망은 사람들이 언제든지 인터넷을 할 수 있도록 해 몇 년 전 통화에만 국한된 개인 단말기의 가능성을 넓혔다. 강력한 프로세서 컴퓨팅 기능으로 부드러운 사용 환경을 제공하며 휴대폰에서도 3A 게임을 즐길 수 있습니다. 이미지 부분은 전대미문의 높이에 도달했고, 화질은 카메라와 같다. 스크린은 이전의 3.5 인치에서 휴대전화 크기로 바뀌는 것이 가장 좋다.
그 많은 첨단 기술 구성 요소에 전력을 공급하는 배터리는 무명으로 자신의 경계를 돌파하기 어렵고 에너지 밀도도 높이기 어렵다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 에너지명언) (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마) 충전 전력을 높이고 배터리 충전 시간을 단축하는 또 다른 방법은 용량 부족의 어색함을 완화하고 용량 밀도가 낮은 근본적인 문제를 해결할 수 없을 뿐이다.
흑연 음극의 리튬 배터리는 여러 해 동안 사용되어 다년간의 발전을 거쳐 용량이 이미 병목에 이르렀다. 더 긴 수명을 얻기 위해 단순하고 난폭한' 배터리 크기 증가' 를 통해서만 개선할 수 있다. 오늘날 가볍고 얇고 촉감을 추구하는 기함 중 배터리는 나무통에서 가장 큰 단판이 되고 있다.
누가 일어설 수 있습니까?
202 1 년 3 월 29 일 -30 일 샤오미는 샤오미 1 1 Pro, 샤오미1/을 포함한 두 차례의 봄 신상품 발표회를 열었다 샤오미는 전 세계적으로 실리콘산소 음극 배터리를 출시했고 샤오미 165438 에서 양산했습니다.
배터리 원리
배터리는 주로 양극, 음극 및 다이어프램의 세 부분으로 구성됩니다. 이들은 감기 및 스택 조립을 통해 전해질을 채우고 강철 케이스나 소프트포장에 밀봉하여 일반 배터리가 됩니다. 전동차는 일반적으로 강철 케이스 배터리를 사용하고, 디지털 제품은 일반적으로 소프트포장으로 사용한다.
충전 과정에서 극귀를 통해 배터리 내부에 외부 전압을 가하고, 양극 리튬 이온은 전자를 방출하고, 전자는 전기장의 작용으로 전해질의 다이어프램을 통해 음극으로 이동하며, 음극에 내장된 흑연 활성 물질에 전자를 받아 충전과 에너지 저장 과정을 완료합니다. 외부 부하에서 방전이 필요할 때 리튬 이온은 음극에서 전자를 방출하고, 박막을 통해 양극으로 이동하고, 양극을 내장하고, 전자는 양극 활성 물질에 의해 수신되어 전기 방출을 완료합니다.
전통적인 흑연 양극 전지의 병목 현상
리튬 배터리의 정극 재료는 코발트산 리튬, 니켈 코발트, 니켈 코발트, 알루미늄 등 다양한 레시피를 가지고 있는데, 여기서는 당분간 정극에 대해 논의하지 않는다. 음극재료는 일반적으로 흑연배합으로 쉽게 구할 수 있고, 가격이 저렴하고, 성능이 좋기 때문에 수십 년 동안 흑연극이 배터리 음극의 주요 재료로 사용되어 왔다.
반복 순환 후 흑연 음극 배터리 구조가 불안정해지기 시작했고, 일부 리튬 이온은 음극에 내장될 수 없었고, 음극 표면에만 머물러 리튬 침전물을 축적할 수 있었다. 사용할 수 있는 리튬 이온과 마이그레이션된 리튬 이온이 점점 줄어들고 용량이 급속히 감소하고 있습니다. 심각한 경우 리튬 석출물은 리튬 결정으로 변해 막을 뚫어 배터리 단락, 누수, 심지어 폭발까지 초래할 수 있다. 용량 측면에서 기존의 흑연 양극 리튬 배터리의 에너지 밀도 이론 상한선은 약 372 mAh/g 로, 현재 기술은 이론값에 가까워 돌파하기 어렵다. 새로운 재료 배합을 찾는 것은 필수적이다.
기장 각 세대의 주력 배터리 개발
역대 샤오미 기함 시리즈 휴대전화 배터리 용량의 발전은 위의 히스토그램에서 볼 수 있듯이 샤오미 기함 모델의 배터리 용량은 기본적으로 시간이 지날수록 증가하지만, 4000mAh 에 도달하면 용량 증가가 둔화되기 시작했고, 가장 높은 것은 샤오미 10 의 4780mAh 였다. 용량 밀도를 높이는 주요 방법은 배터리 부피를 늘리는 것입니다. 이는 기존의 흑연 양극 배터리의 에너지 밀도가 이미 병목에 이르렀음을 나타냅니다.
샤오미 역대 기함 휴대전화의 빠른 충전은 샤오미 9 앞의 18W 가 오랫동안 충전되어 있었다는 것을 알 수 있다. 샤오미 5 는 20 15 에 발표됐고, 샤오미 8 은 20 18 에 게재돼 3 년 동안 전기를 충전했다. 샤오미는 20 19 로 빠르게 충전되는 샤오미 9 이후 기종에서 눈에 띄게 향상되었다. 좁쌀이 빠른 충전기술에 힘을 내기 시작했다는 것도 알 수 있다. 전력이 가장 높은 것은 밀레 10 극속 기념판, 그라핀 기반 나비 배터리, 전력이 120W 에 달하며 성능 향상은 에너지 밀도에 의해 지연됩니다.
실리콘 음극 신소재 배터리 과제
실리콘 재질을 배터리의 음의 전극에 적용하려면 몇 가지 문제가 필요하다. 첫째, 리튬 이온 충전 시 실리콘 입자가 팽창하고 최대 팽창이 4 배에 달하여 구조가 무너지고 전극 재료가 떨어집니다. 둘째, 실리콘 자체가 반도체 소재다. 일반적으로 사용되는 흑연 음극에 비해 전도성이 많이 떨어지며 리튬 이온 분리는 되돌릴 수 없고 배터리 용량에도 영향을 줍니다.
20 19 테슬라에 따르면 테슬라는 실리콘 원료에 특수 코팅을 발라 실리콘 구조를 안정화시켜 충전 팽창으로 인한 구조적 손상을 방지하는 실리콘 양극 배터리를 개발할 예정이다. 새로운 에너지 자동차의 원가율에서 배터리 팩은 매우 높은 비율을 차지한다. 테슬라는 실리콘 양극전지를 사용하여 비용을 대폭 절감하고 생산성을 증가시켜 새로운 에너지 자동차 시장을 신속하게 선점하는 데 주로 사용되었다. 샤오미는 실리콘 음극 배터리를 디지털 액세서리에 적용하고 실리콘 팽창의 물리적 특성도 해결해야 양산할 수 있다.
기장 첫 번째 실리콘 산소 음극 배터리
샤오미 1 1 Ultra 는 실리콘 음극 배터리를 사용하는 최초의 샤오미 휴대전화가 아니다. 일찍이 20 19 년 9 월 샤오미 컨셉트기 MIX Alpha 는 나노 실리콘 탄소 음극 배터리를 채택하고 4050mAh 용량의 배터리에 40W 유선 충전을 구현했다. MIX Alpha 는 아직 양산되지 않은 기술 검증 모델일 뿐이지만, 샤오미는 20 19 이전에도 새로운 배터리 음극 소재를 탐구하기 시작했다는 것을 알 수 있다.
이번 샤오미 1 1 Ultra 는 1 세대 실리콘 탄소 음극보다 더욱 성숙하고 안정적인 실리콘 산소 음극전지를 채택하여 샤오미 2 세대 실리콘 음극배터리 기술에 속한다. 실리콘을 섞어서 리튬을 보충하고, 나노 실리카를 음극에 사용하며, 1 세대 실리콘 탄소 소재보다 더 안정적인 구조를 가지고 있다. 실리콘 산소 음극은 충전 방전 과정에서 실리콘 입자의 팽창으로 인한 균열과 분화를 효과적으로 방지하고 실리콘 음극 배터리의 수명 문제를 해결하며, 이 신소재 배터리는 개념적으로만 머물러 있을 뿐만 아니라 실제 양산으로 들어가 소비자들에게 혜택을 주어야 한다. (윌리엄 셰익스피어, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘, 실리콘)
좁은 공간에서의 용량 증가
현재 주력 모델의 배터리 용량은 일반적으로 4000 ~ 4500 사이이지만 엔트리급 제품은 5000 개 이상의 초대형 배터리를 자주 볼 수 있습니다. 주력 모델의 배터리 용량이 엔트리급 기계보다 크지 않은 이유는 무엇입니까? 보급형 모델의 카메라 모듈은 설치 공간이 적고, 프로세서 성능이 온화하며, 대규모 냉각 처리가 필요하지 않으며, 보급형 사용자는 외관과 촉감 디자인에 대한 추구가 많지 않기 때문에 보급형 기계는 상대적으로 더 많은 공간을 큰 배터리에 넣는다.
주력기종은 다르다. 해체를 본 친구들은 주력 기종이 성능 면에서 일반적으로 충분한 물품을 보유하고 있다는 것을 알게 될 것이다. 이미지 부분의 카메라 모듈은 엄청난 공간을 차지하며 마더보드는 약간의 공간으로만 붐빈다. 강력한 프로세서는 스팀 룸, 히트 파이프, 흑연 열 전도성 페이스트 및 기타 냉각 모듈에 넣어야하며 무선 충전 코일을위한 공간을 확보해야합니다. 주력 배터리는 확대 할 수 없습니다.
전통적인 흑연 음극 재료로 만든 리튬 배터리 에너지 밀도 이론의 상한선은 372mAh/g 이지만, 현재 공정은 이미 이론값에 가까워서 돌파하기 어렵다. 실리콘 음극 재질의 최대 에너지 밀도는 4200mAh/g 로 기존 흑연 음극 재질의 10 배에 달하며 같은 공간에 더 많은 용량을 넣을 수 있습니다.
샤오미 1 1 Ultra 내부 구조는 전통적인 3 단 디자인으로 기체 두께가 8.38mm 에 불과하며 배터리 창고 공간도 특별히 증가하지 않았습니다. 이렇게 작은 공간에 5000mAh 의 대용량 배터리를 넣으면 실리콘 음극 배터리가 실제로 에너지 밀도를 높일 수 있다는 것을 알 수 있다. 실리콘 양극전지의 에너지 밀도는 흑연전지의 10 배이지만 샤오미 1 1 Ultra 는 실리콘산소 양극전지를 탑재한 최초의 양산 디지털 제품으로 실리콘산소 양극전지의 강도를 충분히 발휘하지 못하고 매우 신중한 처리를 했다. 더 많은 제품에 실리콘산소 양극전지를 탑재한 후 샤오미는 에너지 밀도를 더욱 높일 것으로 믿는다.
67W 고출력 급속 충전
배터리, 수명, 용량, 성능의 세 가지 퍼즐. 수명 안정성과 용량 향상 문제를 해결한 후 마지막 과제는 성능입니다. 빠른 충전입니다. 앞서 언급했듯이 배터리는 감기 및 스택으로 만들어졌으며 극귀는 외부에 연결되어 있습니다. 러그는 길과 같다. 전통 배터리는 양방향 자전거 도로 설계를 채택하여 모든 차량이 이 길에서 통행한다. 속도는 한 차선으로 제한되어 비효율적으로 전진할 수밖에 없다. 자동차가 가속되더라도 불안정을 초래할 수 있다. 간단히 말해서, 전통적인 배터리 귀는 천천히 충전할 수 있을 뿐, 고전류는 열을 내기 때문에 충전력을 높이기가 어렵다.
샤오미 1 1 Ultra 배터리는 MTW 다극 귀 기술을 사용합니다. 최대 20 개의 극귀는 맞은편 10 차선처럼 통행 효율을 크게 높이고 내부 저항을 크게 낮추며 고전류 충전을 지원하고 온도 상승을 낮출 수 있다.
샤오미 1 1 Ultra 충전기 모델은 MDY- 12-ES 이고 출력 전력은 67W 입니다. 샤오미 사설 충전시스템에서 흔히 볼 수 있는 마변 A 포트 PD 충전기로 5v3a/9v3a/11V6.1A/20v3.25a 를 지원합니다.
샤오미 1 1 Ultra 는 ATL 단일 배터리 구조를 사용하며 유선 충전 부분은 2: 1 전하 펌프 충전 기술을 사용하여 전압을 반으로 줄이고 전류를 두 배로 늘리는 방식으로 직접 충전합니다. 배터리 전압 4.45V 에 따르면 실제 충전기 출력은 8.9V6. 1A 이고, 배터리 측 직접 충전전력은 4.45V 12.2A 에 달합니다. 공식 자료에 따르면 샤오미1/KLOC
청구 프런트 엔드 네트워크 개요
흑연 음극 배터리 기술은 이미 병목 현상에 도달하여 에너지 밀도를 높이기가 어렵다. 부피를 늘려야만 용량을 늘릴 수 있어 모든 전기 장비의 설계, 사용 및 체험이 제한됩니다. 예를 들어, 휴대폰은 얇고 가벼우거나 대용량 배터리를 잃거나 벽돌처럼 두껍게 만들어 수명을 늘린다.
샤오미는 신소재 배터리 기술, 세계 최초의 실리콘 음극 배터리를 성공적으로 공략했다. 나노 실리콘 산소 음극 재료는 그 구조가 안정적이고 수명이 길다는 것을 보증한다. 에너지 밀도가 높아지면서 샤오미 1 1 Ultra 는 8.38mm 의 기체 두께 내에 최대 5000mAh 의 큰 배터리를 장착할 수 있으며, MTW 20 tab 기술은 67W 전하 펌프의 고압 직접 충전을 지원합니다. 이는 샤오미가 휴대전화 리튬 배터리의 핵심 기술을 습득해 나무통의 가장 큰 단판을 보완하고 업계 전체를 신소재 배터리 개발에 본격적으로 투입한다는 뜻이다.
샤오미는 봄 신상품 발표회에서 새로운 에너지 자동차 분야에 진출한다고 발표했다. 실리콘 음극 배터리를 보유한 기술 비축은 샤오미의 살인자가 될 것이다. 배터리 팩은 새로운 에너지 자동차 비용의 대머리이기 때문이다. 실리콘 음극 배터리는 용량, 비용, 성능이 뛰어나 새로운 에너지 자동차 업계에 잘 맞는다. 샤오미 실리콘 마이너스 배터리는 기존의 새로운 에너지 자동차 구도를 전복시켜 전체 생태를 바꿀 것이라고 믿는다.
이 기사에서는 신소재 배터리 분야에서 기장의 돌파구에 대해 설명합니다. 다음 편은 샤오미의 무선 충전 방면의 흑기술과 어떻게 67W 무선 충전의 상업적 생산을 실현할 수 있는지에 대해 계속 논의할 것이다.