Кремний-углеродные аккумуляторы: технология, которая избавит от «батарейной тревоги»

Инновации в области аккумуляторов редко оказываются в центре внимания, хотя именно они во многом определяют повседневный пользовательский опыт. За последние годы процессоры в смартфонах стали быстрее, экраны — плавнее и ярче, а камеры достигли качества, близкого к DSLR. Но с автономностью ситуация долгое время оставалась неизменной. До недавнего времени. В аккумуляторной химии происходит тихая революция, и имя ей — кремний-углеродные батареи.

Современные смартфоны, ноутбуки и электромобили десятилетиями полагались на литий-ионные аккумуляторы. Их технология основана на графитовом аноде — безопасном и стабильном материале с одним критическим недостатком: он достиг своего предела.

Графит хорошо удерживает ионы лития, но его теоретическая ёмкость (372 мАч/г) — это непреодолимый барьер. За последние годы мы видели лишь незначительные улучшения — около 3-5% за поколение. Этого недостаточно, когда пользователи хотят более тонкие устройства и долгую автономность.

Кремний меняет правила игры. Он может поглощать почти в 10 раз больше лития, чем графит, теоретически обеспечивая ёмкость до 4200 мАч/г. Но есть серьёзная проблема: кремний расширяется на 300-400% при зарядке. Это приводит к трещинам в электродах, разрушению внутренней структуры и быстрой деградации батарей. Никто не хочет, чтобы его телефон раздулся через полгода.

Здесь на помощь приходит кремний-углеродный (Si/C) композит — гибридное решение, в котором небольшое количество нанокремния смешано с проводящей углеродной матрицей. Углеродный каркас обеспечивает структуру и стабильность, а кремний увеличивает ёмкость. Вместо 100% кремния большинство Si/C анодов используют 5-15% кремния, что позволяет увеличить плотность энергии на 10-20% без разрушительного расширения.

В традиционных литий-ионных аккумуляторах ионы лития перемещаются между катодом и анодом во время циклов зарядки и разрядки. Кремний-углеродные батареи работают по тому же принципу, но улучшенная структура анода позволяет хранить больше ионов в том же объёме. Это означает, что аккумулятор ёмкостью 5000 мАч теперь может выдавать 5500 или даже 6000 мАч без увеличения физического размера.

Альтернативный вариант — уменьшить размер батареи, чтобы сделать телефон тоньше, не жертвуя автономностью.

Дело не только в размере. Кремний-углеродные аккумуляторы также заряжаются быстрее, лучше работают на холоде и сохраняют больше энергии при низком напряжении. Например, тесты Honor показали, что при напряжении 3,5 В такие батареи сохраняют на 240% больше энергии по сравнению с обычными литий-ионными. Это означает больше экранного времени в конце цикла разрядки.

Honor первым представил Si/C аккумулятор в смартфоне ещё в 2023 году. С тех пор технологию начали использовать Xiaomi, OnePlus, Vivo, Oppo и даже бюджетные модели Huawei. Наибольший прорыв произошёл в складных устройствах. Такие модели, как Honor Magic V2 и Vivo X Fold 3 Pro, начали предлагать автономность на весь день при толщине корпуса менее 10 мм — то, что казалось невозможным всего несколько лет назад.

К 2025 году флагманы вроде OnePlus 13 и Xiaomi 15 Ultra получили кремний-углеродные аккумуляторы ёмкостью 6000 мАч без увеличения толщины. Huawei удивила рынок смартфоном за $170 (~13600 руб.) с огромной батареей на 6620 мАч, а линейка Honor Power смогла вместить 8000 мАч в корпус толщиной менее 8 мм.

Тренд только набирает обороты. Xiaomi Mix Flip 2 оснащён батареей на 5165 мАч, Honor Magic V5 — на 6100 мАч, а Vivo X Fold 5 — на 6000 мАч, при этом толщина складных устройств продолжает уменьшаться. Благодаря кремний-углеродной технологии старый компромисс между тонкостью и автономностью наконец пересматривается.

Но есть и нюансы. Apple и Samsung делают ставку на долгосрочную надёжность, а ранние Si/C аккумуляторы деградируют немного быстрее традиционных литий-ионных. Кроме того, существуют логистические сложности: батареи ёмкостью более 20 Вт·ч сложно перевозить по всему миру. Большинство Si/C смартфонов сегодня сначала выходят в Китае или используют двухсекционные батареи, чтобы обойти регуляторные ограничения.

Однако ситуация меняется. По слухам, Samsung тестирует технологию для Galaxy S26. Apple, вероятно, ждёт, когда Si/C аккумуляторы достигнут её стандарта — 80% ёмкости после 500 циклов. Как только это произойдёт, можно не сомневаться, что компания представит это как прорыв.

Кремний-углеродные батареи — не конечная точка. На горизонте уже видны твердотельные и натрий-ионные аккумуляторы, но они пока не готовы. Сейчас Si/C — это оптимальное сочетание инноваций и практичности. Они улучшают литий-ионные батареи, не требуя полного пересмотра технологии. В мире складных смартфонов, ультратонких устройств и энергоёмких функций на основе ИИ эта технология появилась как нельзя вовремя.

Для пользователей это означает: более тонкие телефоны, долгая автономность и меньше переживаний о том, что к ужину заряд упадёт до 10%. Это не магия. Это химия, доведённая до совершенства. И она уже меняет представление о том, какими могут быть смартфоны.