As baterias domésticas têm grande capacidade, mas não podem ser usadas no exterior
Falando do Samsung Galaxy Z Fold7, que foi lançado na semana passada, além do preço inicial de 13.999, há dois dados mais populares:
Todos aplaudiram a espessura de 8,9 mm e deixaram muitos comentários sobre a bateria de 4400 mAh.
Olhando para as marcas locais de smartphones chinesas, 6000mAh quase se tornou o padrão principal, e sua capacidade em breve alcançará a de alguns bancos de energia.
No entanto, olhando para as duas principais marcas, Apple e Samsung, que lideram e definem os padrões da indústria, elas são fracas em termos de carregamento e duração da bateria. No final, tudo se resume a uma frase:
Muito bom, mas é uma pena que seja 4400mAh.
Será que é tão simples quanto parece? A Apple e a Samsung investem mais de US$ 50 bilhões em pesquisa e desenvolvimento a cada ano. Será que é só porque elas "não querem fabricar uma bateria grande"?
——Claro que não. De acordo com a pesquisa do iFanr, acreditamos que a situação da capacidade das baterias nos últimos anos seja a seguinte:
- A acirrada competição de parâmetros no mercado interno, as altas demandas dos consumidores e a implementação de avanços tecnológicos em toda a cadeia da indústria de baterias contribuíram conjuntamente para a popularização de baterias de alta densidade e grande capacidade, representadas por baterias de silício-carbono em telefones celulares nacionais.
- No entanto, os principais mercados internacionais, incluindo os Estados Unidos, limitaram a capacidade da bateria dos celulares a "20 watts-hora por célula". Uma vez excedido esse limite, os custos de logística e conformidade aumentarão significativamente, de modo que a maioria dos modelos internacionais de marcas estrangeiras e nacionais só podem atingir o limite de 20 watts-hora.
- Como as marcas nacionais são vendidas principalmente no mercado interno, elas podem arcar com os custos extras de logística e tempo causados pelas baterias grandes (por exemplo, elas não podem ser transportadas por via aérea e só podem ser transportadas por via terrestre).
- Embora as baterias de eletrodo negativo de silício-carbono possam atingir densidade de energia ultra-alta, sua durabilidade e segurança ainda precisam esperar para serem verificadas.
Nova tecnologia de baterias na China
No último ano, aproximadamente, a tecnologia de baterias deu um "grande salto" nos celulares nacionais. Só no primeiro semestre deste ano, vimos os carros-chefes de imagem da Xiaomi, Huami, OV e Vivo se aproximando ou atingindo o limite de 6000 mAh, e os pequenos celulares dobráveis ultrapassaram o limite de 5000 mAh. As baterias dos modelos de médio e baixo custo começaram a desafiar a marca de 7 dígitos, o que pode ser chamado de um power bank capaz de fazer chamadas.
Não há dúvidas de que os consumidores domésticos deste ano estão usando os celulares mais potentes e de maior capacidade do mundo, superando em muito qualquer outro país.
Imagem: site oficial da Xiaomi
O herói por trás deste mundo vibrante e dinâmico são, naturalmente, as baterias de lítio de alta densidade, de silício-carbono e eletrodos negativos, em rápida evolução . Um relatório do setor de baterias divulgado pela Tianfeng Securities no início deste ano destacou:
Há uma tendência clara de dopagem de silício em baterias de celulares, com uma proporção de 5% a 10%, não se limitando aos modelos de ponta. Este ano, Huawei, vivo, OPPO, Honor, OnePlus, Xiaomi e outras empresas lançaram celulares com materiais de eletrodo negativo à base de silício, e a tendência é evidente desde os celulares topo de linha até os de médio e baixo custo, o que aumentará significativamente o uso de eletrodos negativos de silício-carbono.
Embora a capacidade específica atual das baterias de lítio com eletrodo negativo de grafite esteja próxima do limite teórico, os eletrodos negativos de silício podem aumentar o limite superior teórico de 372 mAh/g de grafite em quase dez vezes para 4200 mAh/g.
O que significa que a capacidade teórica específica pode alcançar uma melhoria de dez vezes?
Isso significa que a densidade energética de cada célula da bateria aumentou consideravelmente, o que é crucial para produtos eletrônicos de pequeno porte, como celulares. E esses valores aprimorados em miliamperes podem ser convertidos em dados de marketing, o que é ainda mais importante para o mercado doméstico de celulares, que se tornou uma "batalha corpo a corpo".
Figura｜IDC
Por que os países estrangeiros não usam as coisas boas da China?
Você acha que a Apple e a Samsung, que gastam dezenas de bilhões em pesquisa e desenvolvimento todos os anos, não sabem que baterias grandes são boas ou que não têm tecnologia para usar baterias grandes?
Obviamente que não.
Baterias de silício-carbono não são monopolizadas por empresas chinesas. De fato, empresas japonesas e coreanas, como Shin-Etsu Chemical, 3DC Co., Ltd., SK Materials e Posco Silicon Solutions, detêm muitas patentes técnicas relacionadas a ânodos de silício-carbono e têm influência considerável em P&D e produção:
A SK Materials e a empresa americana de materiais de silício-carbono Group14 estabeleceram em conjunto uma fábrica de materiais de eletrodos negativos de silício-carbono em Sangju, Coreia do Sul
Então por que não vemos baterias grandes de 5.000 ou 6.000 mAh em iPhones e Galaxy?
Na verdade, há outra coisa que está atrapalhando a Apple e a Samsung: as Recomendações das Nações Unidas sobre o Transporte de Mercadorias Perigosas. Mais especificamente, é a Disposição Especial 188.
O regulamento estabelece:
- Se a capacidade de uma única célula de bateria de lítio for inferior a 20 watts-hora, ela será considerada uma "bateria pequena" e poderá seguir regras de envio simplificadas e de baixo custo.
- Quando uma única célula de bateria excede 20 watts-hora, ela será classificada como "mercadoria perigosa" e deverá seguir especificações muito rígidas de embalagem, rotulagem, declaração e transporte de proteção na logística internacional, o que aumentará drasticamente os custos de transporte.
Da esquerda para a direita: Baterias de lítio são UN3480, categoria 9 "outras mercadorias perigosas" e só podem ser transportadas por avião de carga | Epec
Os produtos mais afetados por essa regulamentação especial são, naturalmente, os smartphones, como o iPhone e o Samsung Galaxy, além de modelos internacionais de marcas nacionais.
Para a Apple e a Samsung, que enviam mais de 200 milhões de celulares ao redor do mundo todo ano, se elas não quiserem que seus custos de envio disparem, elas devem limitar a energia total da bateria a menos de 20 watts-hora.
De fato, eles fizeram isso.
- Tomando o iPhone 16 Pro Max como exemplo, ele usa uma bateria de 4685 mAh com uma voltagem nominal de 3,88 V, o que equivale a 18,17 watts-hora.
- Da mesma forma, a energia total da bateria do S25 Ultra é de 18,84 Wh.
- A bateria de 4400 mAh do Z Fold7, que foi ridicularizada por muitos internautas, tem uma energia total de 17 Wh.
Você deve entender que não é que a Apple e a Samsung não possam comprar baterias grandes, mas que elas precisam atender mercados fora da China mais do que os fabricantes nacionais. Elas querem reduzir os custos de logística e manter as margens de lucro para garantir a continuidade da pesquisa e do desenvolvimento, portanto, podem priorizar apenas baterias pequenas.
É claro que a razão pela qual a Apple e a Samsung se apegam ao limite de 20 watts-hora não se deve apenas às regulamentações internacionais para o transporte de mercadorias perigosas. Como empresas de grande porte que operam globalmente, do ponto de vista comercial, suas estratégias de design industrial e aquisição de produtos tendem a ser conservadoras, incluindo a tecnologia de baterias – especialmente a Samsung, afinal, não quer reviver o pesadelo da explosão do Note 7…
De qualquer forma, se o sistema de segurança logística internacional não for relaxado, as baterias de celulares da Apple e da Samsung não conseguirão dar um grande salto nos próximos um ou dois anos.
Mas aqui temos que divagar: não se deixe enganar pela pequena bateria do Samsung Z Fold7, seu desempenho é muito impressionante: após 2.000 ciclos de carga e descarga, a capacidade disponível ainda pode ser mantida em mais de 80% – excedendo em muito a linha de ultrapassagem de 800 vezes das novas regulamentações da UE.
A durabilidade da bateria, que é a tecnologia de eletrodo negativo de silício-carbono preferida pelos fabricantes chineses, ainda não está definida.
SM-F966B/DS é a versão europeia do Samsung Z Fold7, o canto inferior esquerdo tem 80% do ciclo restante, que é 2.000 vezes
O estado atual das baterias de silício-carbono é simplesmente "Tathagata"
Embora a tecnologia de baterias de silício-carbono possa atualmente atingir densidade de energia ultra-alta, ela também apresenta dois grandes defeitos que ainda não foram resolvidos:
Expansão física do eletrodo negativo de silício e redução da vida útil do ciclo.
Compósitos de silício-carbono para ânodos de baterias de lítio | Novarials
Conforme mencionado no artigo anterior do iFanr sobre bancos de energia, todas as baterias de íons de lítio convencionais usam grafite como material do eletrodo negativo, enquanto as baterias de silício-carbono substituem o material do eletrodo negativo de grafite por um material composto de carbono (grafite) contendo silício.
No entanto, o silício sofrerá uma expansão de volume drástica durante o processo de carregamento. Embora a taxa de expansão do material compósito não seja tão terrível quanto a de 400% do eletrodo negativo de silício puro, ela ainda é muito maior do que a taxa de expansão do grafite, que é de apenas 10%. O problema da fadiga do material causado pela expansão e contração repetidas a longo prazo não pode ser ignorado.
Você não quer que seu telefone fique assim, certo?｜Guia do Tom
Por outro lado, o silício no compósito de silício-carbono é quimicamente mais ativo do que o grafite e tem maior probabilidade de reagir quimicamente com o eletrólito. Isso fará com que a "película de interface eletrolítica sólida" na superfície do eletrodo negativo se rompa e se reconstrua repetidamente durante o ciclo de reprodução, acelerando o consumo de íons de lítio e eletrólito.
A macromanifestação desse consumo é que a capacidade disponível das baterias de silício-carbono decai mais rapidamente.
Para pessoas comuns, esses dois problemas significam que , embora as baterias de silício-carbono tenham grande capacidade e alta potência, o "alarme de saúde da bateria" pode aparecer no seu telefone celular mais rapidamente e a vida útil da bateria pode diminuir mais significativamente .
Portanto, embora a maioria dos modelos nacionais emblemáticos tenha usado baterias de silício de alto carbono ou tecnologias semelhantes no final do ano passado e no início deste ano, a durabilidade e o ciclo de vida dessas baterias levarão tempo para serem comprovados.
É claro que o mercado chinês está superlotado de smartphones, há muitas opções e o custo de substituição de um telefone não é alto. É por isso que a maioria dos fabricantes nacionais de Android promete apenas 300 a 500 ciclos de reprodução ao especificar o número de vezes que um telefone pode ser reproduzido. Os consumidores chineses podem já ter substituído seus telefones antes que a bateria acabe.
Além disso, de uma perspectiva de operação comercial, a taxa de rotatividade relativamente alta do mercado doméstico e os menores custos de substituição de baterias podem fazer deste o único lugar no mundo que pode se dar ao luxo de uma guerra de atrito por baterias de silício-carbono .
Por isso, o fato de a Apple e a Samsung não terem alterado a capacidade da bateria por tantos anos não é totalmente uma perda de tempo – os obstáculos regulatórios encontrados pelos produtos no transporte internacional e nas vendas internacionais são muito maiores do que imaginávamos, e são difíceis de detectar quando nos deparamos com modelos de bateria grande que são vendidos apenas no mercado doméstico.
Por outro lado, para os fabricantes nacionais de celulares, os muitos obstáculos que eles enfrentam ao exportar não são apenas sobre baterias.
Figura｜36Kr
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