别被厂商忽悠！5500mAh 电池可能不如 2700mAh手机电池容量「别被厂商忽悠！5500mAh 电池可能不如 2700mAh」

长久以来，我们习惯了用 「mAh」 来标示手机电池容量，比如 iPhone 4 电池容量是 1420mAh，初代小米电池容量是 1930mAh，现在的 iPhone 15 Pro 是 3374mAh，小米 14 Pro 是 4880mAh。

根据电池容量，我们很容易判断出不同手机电池存储能量哪个多哪个少，是吧？

但是老狐要说，这种判断可能会是错误的。

比如 vivo 的 X100 系列，X100 Pro 的电池容量是 5400mAh，X100 Ultra 的电池容量是 5500mAh。

按照常识，我们会认为 X100 Ultra 电池容量大于 X100 Pro，所以 X100 Ultra 的电池能量也比 Pro 高。

实际上，X100 Pro 电池能量是 21.01Wh，Ultra是 20.90Wh，Pro 电池的能量更高。

但是这又不是绝对的，如果你各买一台手机，实际测得的电池能量，X100 Ultra 有可能比 Pro 更高。

听到这里，大家可能被我绕晕了，没关系，接下来我给大家解释这到底是怎么一回事。

电池容量

老狐要从中学物理知识开始说起，关于电量的单位通常用 Wh 或者 kWh 表示， 1kWh 就是我们在生活中习惯说的 “1 度电”。

W 是功率单位，h 是时间单位，功率乘以时间，就是电量。

但电池的容量是 mAh，而不是 Wh 或 kWh，它表示一个什么呢？就是在特定的电压下，电池能以多少 mA 的电流放电多少小时，比如 5000mAh 就是能 5000mA 的电流放电 1 小时，而特定的电压就是电池的电压。

中学物理学过，P（W）=U（V）I（A），功率等于电压乘以电流，电池容量 mAh 已经有电流和时间，再乘以电池电压，单位就变成 mA·V·h，也就是电池电量 Wh。

所以一块电池的容量（电量）要用电池容量乘以电池电压，不过每块电池，标称的电压其实是不同的。

在 vivo X100 系列相应的产品详情页下方，特别用小字注明了电池容量和电压。

比如 X100 Ultra 的标称电压是 3.80V，而 Pro 的标称电压是“等效”于 3.89V，再乘以各自电池容量 5500mAh 和 5400mAh，最后能量就是前面提到的 20.90Wh 和 21.01Wh。

即使 vivo X100 Pro 电池能量高，因为电池电压高，电池容量数值反而低了。

对比更明显的是，vivo X100 Pro 是双电芯单接口串联设计，标称电压应该是 7.78V，所以电池的典型容量应该是 2700mAh。

实际使用过程中，电压会出现变化，电池能量充足时，电池输出的电压可能高于 4V，电池能量低时，电压可能只有 3V。

现在，我再来给大家解释为什么实际购买的手机，X100 Ultra 的电池能量有可能比 Pro 更高。

再看这部分小字，我们会发现除了上面标注的「典型容量」，下面还会有「额定容量」，典型容量会比额定容量高。

实际上，几乎所有国产手机电池上都会这样标注。

*画面来源于 B 站@微机分WekiHome

典型容量是电池容量的平均值，因为每块电池实际容量不可能绝对一样。而额定容量是在 IEC 61960 标准测试条件下的容量最小值。

如果我们买到的 vivo X100 Pro 电池容量接近额定容量，而 vivo X100 Ultra 接近典型容量，那么 vivo X100 Pro 的电池能量 20.47Wh 就将低于 Ultra 的 20.90Wh 。

这样大家能理解了吧。

另外，因为典型容量比额定容量高，所有手机厂商在宣传电池续航所用数据都是典型容量，这也导致咱们购入手机电池实际容量可能低于宣传的数字。

站在消费者角度，代表最小值的额定容量才是可信度更高的数据，目前OPPO、荣耀等机型都有标注。

电池容量数据把人绕晕的还有充电宝，标称容量和额定容量往往会差很多。

比如这款小米的充电宝，宣传的电池容量是 10000mAh ，而额定容量只有 5600mAh，第一次看到这数据，大家会不会和老狐一样疑惑，充电宝的电转化效率这么低吗？

如果你明白了前面的手机电池的电压不同，容量也会不同，大概也明白这里为什么会这样了。

在这个 10000mAh 旁边标注了 3.7V，表示电芯容量是在 3.7V 电压情况下计算得到的， 10000mAh 乘以 3.7V，电芯能量也就是 37Wh。

而 5600mAh 旁边标注的是 5V/3A，表示额定容量是在 5V 的输出电压下计算得到的，所以输出能量是 5600mAh 乘 5V，得到 28Wh。

也就是电芯储存 37Wh 的能量，输出能量是 28Wh，转化效率差不多是 76%。

以上是手机电池和充电宝在电池容量和能量之间的转换关系。

硅碳负极

不过，除了这些，现在的手机产商在宣传电池时不仅仅是夸电池容量有多大，而且会有很多名词，比如青海湖电池，金沙江电池，蓝海电池。

荣耀的青海湖电池和小米的金沙江电池都宣传了「硅碳负极技术」。

vivo 的蓝海电池没有直说是硅碳负极技术，但是 vivo X100 Pro 里提到碳元素重组，到 X100 Ultra 又改变宣传文案，变成了高硅负极技术，综合起来应该也是硅碳负极技术。

此外，vivo 还宣传了蓝海电池的「半固态电池技术」。

咱们先来说说这个「硅碳负极技术」。

在荣耀 Magic 5 Pro 上，首次把电池的负极由石墨换成硅碳材料，由此提升电池的能量密度。这个硅碳材料到底是什么，它为什么被这么多手机厂商用来宣传？

先从锂电池历史说起。

现在我们知道，不管是现在的手机电池还是汽车电池，都是锂离子电池，锂化合物作为正极，石墨或硅碳材料作为负极。

但在 1970 年，斯坦利·惠廷厄姆刚发明锂离子电池时，正极是硫化钛，负极是金属锂，金属锂因为太活跃，非常容易燃烧。

于是，科学家开始寻求能够释放和结合锂离子，并且更安全的材料。

1980 年，约翰·古迪纳夫的团队发现适合电池的正极材料钴酸锂。

1982 年，美国伊利诺伊理工大学发现石墨可以结合锂离子，适合用作锂电池的负极材料。

1985 年，日本化学家吉野彰以钴酸锂作为正极，石墨作为负极，制造出第一块锂离子电池并获得专利，后来索尼在 1991 年把锂离子电池商业化。

斯坦利·惠廷厄姆、约翰·古迪纳夫、吉野彰三个人因为对锂电池发展的杰出贡献，获得了 2019 年的诺贝尔化学奖。

锂电池正极材料选择比较多，除了钴酸锂，还有锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰三元锂、磷酸铁锂。

而负极材料，在很长时间里，都是石墨，直到最近两年，咱们才开始频繁在手机厂商宣传上看到新的一个词——硅碳负极。

其实把硅用于锂电池的实验早已在上个世纪 70 年代便开始进行，相比于石墨这种材料，硅作为负极，比容量更高。

所谓比容量，就是电池每单位体积或重量能输出或储存的容量，石墨比容量是 372mAh/g，纯硅的比容量最高可以达到 4200mAh/g，比石墨高出 10 倍多。

只不过因为硅的电导率和锂离子的扩散系数较低，硅在电化学循环时会产生高于 300% 的体积膨胀，这种膨胀会破坏电池内部结构，在充放电循环 10 次后，电池就会损失大部分能量，没办法使用。

于是，研究人员找到一种方法，把硅纳米化，纳米化的硅能减轻体积膨胀带来的影响，延长使用寿命。再用碳来包裹纳米化的硅，就有了硅碳负极。

添加的硅能提高负极材料的比容量，碳材料缓冲硅在锂化时的体积膨胀，碳还有优秀的导电性，弥补硅的导电劣势。

于是，我们可以看到荣耀 Magic 5 Pro 的青海湖电池运用硅碳负极后，电池的能量密度比提升了 12.8%，让硅碳电池在手机行业出了一把风头，小米和 vivo 纷纷跟进。

但这不是硅碳电池第一次进入大众视野，在 2020 年，特斯拉就宣布他们将在汽车中使用硅碳负极电池 4680，并于 2022 年实现量产，今年 6 月初已经生产了 5000 万枚。

在不久之后，我们应该能见到硅碳负极电池下放到更多低端手机上面。

半固态电池

vivo 蓝海电池提到的所谓「半固态电池」，就是改进锂电池中的另一种物质电解液。

一块锂电池组成除了电池封装、正负极，还有电解液和只有锂离子能通过的薄膜。正负极咱们前面已经说了，电解液的作用是在正负极之间传输锂离子。

目前的电解液通常采用有机溶液，有机溶液虽然应用广泛，但安全性不那么好，易燃、易腐蚀、还会逐渐析出锂枝晶。锂枝晶有刺穿薄膜，造成正负极短路的风险。

此外，在低温环境下，有机溶液的粘度增大，传输锂离子的效率降低，导电率下降，这也是锂电池在低温下续航降低的原因。

所谓半固态，就是把电解液替换成固体电解质和起到浸润作用的电解液，可以提高安全性，低温下更稳定，能量密度更高。

vivo 的蓝海电池便是强调低温下的优异性能。

当然了，锂电池的终极形态还是「固态电池」，纯固态电解质代替电解液，锂电池安全性大大提高，并且能量密度还能显著提高。

不过，因为没有液体的电解质，固态电解质与正负极的接触面积变小，出现阻抗增大的问题，此外，固态电池的生产成本更高。

既然碳负极通过材料的进步，将硅纳米化后实现硅碳负极，固态电池的发展关键依然是材料科学的发展。

21 世纪果然还是材料的世纪。

参考资料：

、京东、B 站、

《全固态电池界面的研究进展》，王晗 ，安汉文 ，单红梅 ，赵雷 ，王家钧

《锂离子电池硅基负极比容量提升的研究进展》，余晨露，田晓华，张哲娟，孙卓

部分图片来源于网络