С 2023 года китайские производители смартфонов активно внедряют новый тип аккумуляторов — кремний-силиконовые (Si-C). По сравнению с традиционными литий-ионными, которые применяются в большинстве смартфонов в последние годы, новые батареи отличаются более высокой энергоёмкостью. Благодаря этому ёмкость аккумулятора в смартфонах удалось увеличить на 30–50% при прежних габаритах. Однако, несмотря на это, такие бренды, как Samsung, Apple или Google, не спешат внедрять новую технологию в свои гаджеты. Разобрались, связано ли это лишь с консерватизмом и экономией на освоении инновационных решений или у Si-C-аккумуляторов есть недостатки, из-за которых крупнейшие бренды пока что их избегают.

Чем кремний-силиконовые аккумуляторы отличаются от литий-ионных

Кремний-силиконовые батареи — это не новая концепция, а скорее усовершенствование литий-ионной технологии. Ключевое отличие таких батарей заключается в материале анода. Если в литий-ионных используется обычный графит, то в кремний-силиконовых в него добавляют ещё и кремний. Учёные выяснили, что у кремния намного выше теоретическая удельная ёмкость для хранения энергии: в 9–10 раз больше, чем у графита (3579–4200 мА·ч/г против 372 мА·ч/г). На практике это значит, что кремний-углеродная батарея может удерживать больше заряда, чем литий-ионная того же размера. Поэтому такой материал считается перспективным для увеличения ёмкости.

New York Times

Но возникает вопрос: почему бы не использовать аноды из чистого кремния? Дело в том, что он не подходит для батарей из-за своих особенностей. Заряжаются за секунды и служат десятилетия: какие аккумуляторы придут на смену литий-ионным

В чём недостатки материала

Одна из главных проблем — чрезмерное расширение при зарядке: конструкция может увеличиться в объёме почти в четыре раза во время восполнения энергии. Это создаёт серьёзную механическую нагрузку на весь аккумулятор, внутренности которого быстрее изнашиваются. Кроме того, при взаимодействии с электролитом образуется нестабильная плёнка (SEI), которая «съедает» часть лития и снижает доступную ёмкость. Ещё один недостаток — более низкая теплопроводность по сравнению с графитом. В результате заряд будет идти медленнее, а сам аккумулятор сильнее — нагреваться, то есть он раньше придёт в негодность.

Можно ли избавиться от этих недостатков

Для решения всех проблем инженеры стали использовать композитный материал — кремний-углерод. Углерод помогает компенсировать резкое расширение кремния, улучшает проводимость и стабилизирует взаимодействие с электролитом. Поэтому во время зарядки композит расширяется всего на 10–20%, что примерно соответствует поведению анодов из графита в литий-ионных батареях. Скорость восполнения энергии повышается, а батарея изнашивается гораздо медленнее. Правда, из-за добавления углерода не получается добиться и 10-кратного увеличения ёмкости: можно рассчитывать лишь на 5–20%-ный прирост в зависимости от уровня содержания кремния в аноде. Тем не менее даже такой результат поможет телефону работать на пару часов дольше.

The Verge

Несмотря на очевидные плюсы, есть у новой технологии и очевидные недостатки:

Стоимость. Технология пока не стала по-настоящему массовой, а значит, такие батареи пока что обходятся дороже в производстве, чем традиционные Li-Ion. Кроме этого, большинство патентов принадлежат китайским производителям, которые устанавливают высокие лицензионные сборы за использование их разработок.
Долговечность. Некоторые инженеры уверяют, что из-за добавления кремния новые батареи стареют быстрее: они теряют больше ёмкости в течение первых 2–3 лет по сравнению с литий-ионными. Но так как пока технология относительно новая, статистики того, как новые аккумуляторы ведут себя в реальных гаджетах при повседневном использовании, пока недостаточно много.

Какие смартфоны уже получили новую батарею

Первым мобильным устройством с кремний-углеродным аккумулятором на борту стал Honor Magic 6 Pro, представленный в феврале 2024 года. Ёмкость батареи составила 5600 мА·ч, при этом её габариты были меньше, чем у литий-ионных со схожими характеристиками. Например, у предыдущего Magic 5 Pro ёмкость была всего 5100 мА·ч (прирост 6,8%). Мощность зарядки тоже выросла с 66 до 80 Вт (до 80% за 29 минут). В рекламных материалах производители хвастались, что телефоны с новой батареей почти не боятся холода: в качестве эксперимента модель запустили в стратосферу. За два часа в верхних слоях атмосферы девайс потерял всего 14% заряда.

Honor

Honor Magic 6 Pro в стратосфере Российские журналисты решили провести другой тест: включили на устройстве видео и заморозили гаджет в куске льда. Он проработал 9 часов, после чего у него ещё оставалось 10% зарядки. Для сравнения: большинство смартфонов с Li-ion-аккумуляторами при таких условиях наверняка разрядились бы в первые пару часов. В 2025 году смартфоны с кремний-углеродным аккумулятором стали появляться всё чаще. Среди самых популярных моделей — Xiaomi 15 Pro, Redmi Note 14 Pro+, OnePlus 13, Realme GT 7 Pro, Honor Magic 7 Pro и Oppo Find X8 Pro. Практически у всех батарея получила ёмкость минимум в 6000 мА·ч. По слухам, Apple и Samsung тоже готовятся к переходу на Si-C — якобы они уже работают над массовым производством. Правда, инсайдеры ждали, что первым «яблочным» смартфоном с новым аккумулятором станет iPhone Air. Но чуда не произошло, и вместо технологичного аккумулятора Apple презентовала пауэрбанк. Обзор смартфона Honor Magic7 Pro

Итоги

Кремний-углеродные аккумуляторы, скорее всего, в ближайшие пару лет если не заменят традиционные литий-ионные батареи, то как минимум встанут с ними в один ряд и станут новым стандартом. Si-C-аноды уже показывают увеличенную энергоёмкость по сравнению с графитом: это видно по тестам новых смартфонов, в которых стоит свежая батарея с добавлением кремния. Главная задача инженеров — удешевить производство и увеличить срок службы таких аккумуляторов. Но это лишь вопрос времени.