锂电池要被挤下神坛？华为黑磷电池杀出血路，价格和续航难成阻碍

黑磷电池的兴起与媒体关注

随着科技的不断进步和对环境的日益重视，新能源技术的发展已成为全球关注的焦点。在这样的背景下，黑磷电池作为一种新型的能源存储技术，自2024年1月华为申请其专利以来，便迅速吸引了全球媒体的目光。

黑磷，作为一种具有独特二维层状结构的化合物，其在电池领域的应用潜力被科学家们所看好。与传统的锂电池相比，黑磷电池具有更高的能量密度、更快的充电速度以及更低的热失控风险。这些优势使得黑磷电池在众多新能源技术中脱颖而出，被媒体誉为能够取代锂电池的划时代产品。

黑磷电池的基本原理与优势

在探索新能源存储技术的道路上，黑磷电池以其独特的化学和物理特性，逐渐成为科研人员和产业界关注的焦点。黑磷，作为磷元素的一种同素异形体，因其独特的二维层状结构和电子性质，展现出了在电池技术方面的巨大潜力。

黑磷的化学结构由P4四面体单元组成，这些单元通过范德华力相互连接，形成了层状结构。这种结构赋予了黑磷优异的电子迁移率和离子扩散性，是其在电池技术中应用的基础。黑磷的带隙较宽，这使得它在光电器件中也有潜在的应用。

黑磷电池的工作原理与传统的锂离子电池有所不同。在充电过程中，锂离子被嵌入到黑磷的层状结构中，形成Li-P合金。放电时，锂离子从合金中释放出来，返回到电解质中。这一过程中，黑磷作为负极材料，提供了较高的理论容量和稳定的电化学性能。

黑磷电池在安全性方面具有显著的优势。锂电池在过充或高温条件下容易发生热失控，导致电池起火或爆炸。而黑磷电池由于其化学稳定性较高，不易发生热失控，从而大大提高了电池使用的安全性。这一点对于大规模储能系统和移动设备来说尤为重要，因为它们通常需要在各种环境条件下稳定运行。

黑磷电池的另一个显著优势是其快速充电能力。由于黑磷的高电子迁移率和离子扩散性，锂离子在黑磷材料中的嵌入和脱嵌速度非常快。这意味着黑磷电池可以在较短的时间内完成充电，极大地提高了电池的充电效率。这对于需要快速充电的电动汽车和便携式电子设备来说，是一个巨大的吸引力。

黑磷电池的电荷容量也远超传统的锂电池。高能量密度意味着在相同体积或重量下，黑磷电池可以存储更多的电能。这对于提高电动汽车的续航里程、延长移动设备的使用时间具有重要意义。此外，高能量密度还有助于减轻电池的重量，对于提高设备的便携性和减轻整体重量具有积极作用。

除了上述优势外，黑磷电池的环境友好性也是其受到关注的原因之一。与传统的锂电池相比，黑磷电池在生产和回收过程中对环境的影响较小。黑磷材料的可再生性和较低的毒性，使其成为一种更加可持续的能源存储解决方案。

尽管黑磷电池具有诸多优势，但其在实际应用中仍面临一些技术挑战。例如，黑磷材料在空气中的稳定性较差，容易与氧气反应，这限制了其在实际环境中的长期应用。此外，黑磷的大规模生产和成本控制也是目前需要解决的问题。

尽管如此，随着材料科学和纳米技术的发展，这些挑战有望逐步克服。科研人员正在探索新的合成方法，以提高黑磷材料的稳定性和可加工性。同时，随着生产规模的扩大和成本的降低，黑磷电池的商业化应用前景将更加明朗。

黑磷电池的兴起，不仅仅是电池技术的一个进步，更是人类对清洁、高效能源解决方案的不懈追求。随着科技的不断进步和市场需求的增长，黑磷电池有望在未来的能源领域发挥重要作用，为人类的可持续发展贡献力量。

黑磷电池作为一种新兴的能源存储技术，虽然展现出了巨大的潜力和优势，但在实际应用过程中，它也面临着一系列挑战。其中，黑磷在充放电过程中的体积膨胀问题尤为突出，这不仅影响了电池的性能稳定性，还可能带来安全隐患。

黑磷电池在充放电过程中，由于锂离子的嵌入和脱嵌，黑磷材料会发生显著的体积膨胀。这种体积变化可能导致电池内部结构的破坏，影响电池的循环稳定性和使用寿命。在极端情况下，体积膨胀还可能引起电池外壳的破裂，从而引发安全事故。

除了体积膨胀问题外，黑磷在充放电过程中还可能产生一些不稳定的中间产物。这些中间产物可能会与电解质发生副反应，导致电池容量的快速衰减，甚至产生有害气体，增加电池的安全风险。

黑磷电池的安全性问题主要源于上述两点。体积膨胀和中间产物的不稳定性都可能引发电池的热失控，导致电池过热、起火甚至爆炸。这对于需要长时间、高能量密度运行的电动汽车和大规模储能系统来说，是一个不容忽视的问题。

黑磷材料在空气中的稳定性较差，容易与氧气和水蒸气反应，生成磷酸盐等物质，这会降低电池的性能和寿命。因此，如何在保持黑磷电池性能的同时，提高其在实际环境中的稳定性，是科研人员需要解决的另一个重要问题。

黑磷电池的商业化应用还需要解决大规模生产和成本控制的问题。目前，黑磷的合成方法相对复杂，成本较高，这限制了其在电池制造中的广泛应用。此外，黑磷的提纯和加工过程也需要进一步优化，以降低生产成本，提高材料的利用率。

虽然黑磷电池具有较好的环境友好性，但其生产和回收处理过程中的环境影响仍需评估。黑磷的合成和加工过程中可能会产生一些有害副产品，需要采取有效的措施进行处理。同时，电池报废后的回收处理也是一个需要考虑的问题，以确保黑磷电池的可持续发展。

面对这些挑战，科研和产业界正在积极开展研究和探索。通过改进黑磷的合成方法、开发新型电解质和隔膜材料、优化电池结构设计等手段，科研人员正在努力提高黑磷电池的性能和安全性。同时，产业界也在积极探索黑磷电池的商业化路径，通过技术创新和规模经济，降低生产成本，推动黑磷电池的广泛应用。

尽管黑磷电池目前仍面临诸多挑战，但其在新能源领域的应用前景依然广阔。随着科技的不断进步和市场需求的增长，相信在不久的将来，黑磷电池能够克服现有问题，实现商业化应用，为人类的能源革命贡献力量。黑磷电池的发展，不仅仅是电池技术的一个进步，更是人类对清洁、高效、安全能源解决方案的不懈追求。

华为作为全球领先的通信和信息技术公司，一直以其前瞻性的研发能力和创新精神著称。在新能源技术的探索上，华为同样展现出了其敏锐的市场洞察力和强大的技术实力。面对黑磷电池这一新兴技术，华为不仅积极采购黑磷材料进行研发，而且面对高昂的成本和挑战，采取了一系列创新的解决方案。

华为对黑磷电池的研发投入巨大，这体现了其对新能源技术前景的坚定信心。在研发过程中，华为不仅关注黑磷电池的性能优化，更重视解决其在实际应用中可能遇到的问题。高昂的研发成本和材料成本是华为在研发初期面临的主要挑战之一，但华为通过其强大的资源整合能力和资金支持，成功克服了这些困难。

为了降低黑磷材料的成本，华为与兴发集团和中科院等合作伙伴建立了紧密的合作关系。通过这些合作，华为不仅获得了稳定的黑磷材料供应，而且通过规模化生产和技术改进，成功实现了黑磷价格的大幅下降。这一举措为华为在黑磷电池领域的研发提供了坚实的物质基础。

在解决黑磷电池充放电过程中的问题上，华为采取了创新性的技术路线。通过将黑磷与稳定剂、碳材料等结合，华为研发出了一种复合负极材料。这种材料不仅能够提高黑磷的稳定性，还能够在一定程度上缓解其在充放电过程中的体积膨胀问题。

稳定剂的添加是华为解决黑磷电池问题的关键之一。稳定剂能够与黑磷形成稳定的化学键，从而提高材料的结构稳定性，减少充放电过程中的体积变化。此外，稳定剂还能够抑制黑磷与电解质之间的副反应，延长电池的循环寿命。

碳材料的结合是华为在黑磷电池研发中的另一项创新。通过将黑磷与碳材料如石墨烯、碳纳米管等结合，不仅能够提高黑磷的导电性，还能够提供额外的缓冲空间，以适应充放电过程中的体积变化。这种复合结构的设计，有助于提高电池的整体性能和安全性。

华为在黑磷电池领域的研发并未止步于此。公司持续投入资源进行技术创新，探索更高效、更安全、更环保的电池技术。通过不断的实验和优化，华为希望能够进一步提升黑磷电池的性能，解决其在实际应用中可能遇到的问题。

华为对黑磷电池的研发不仅着眼于技术层面的突破，更关注其在新能源市场中的广泛应用和对环境的积极影响。作为一家具有全球视野的企业，华为深知自己在推动新能源技术发展和实现可持续发展方面所承担的社会责任。通过黑磷电池的研发和应用，华为希望能够为全球能源转型贡献自己的力量。

华为在黑磷电池领域的研发进展和解决方案，展现了其在新能源技术领域的领导地位和创新能力。面对高昂的成本和挑战，华为通过与合作伙伴的紧密合作、创新的材料研发和持续的技术优化，成功克服了黑磷电池在实际应用中可能遇到的问题。随着研发的深入和技术的成熟，我们有理由相信，黑磷电池将在未来的新能源市场中发挥重要作用，为人类社会带来更加清洁、高效的能源解决方案。

锂电池挤下神坛？华为黑磷电池专利曝光，颠覆宁德时代、比亚迪？

对于手机控来说，出门的时候一定要带上一个充电宝。虽然这东西很沉，但你还真的离不开。

早在十几年前，网上就有段子调侃，用安卓机的人都是好孩子，绝对不会在外留宿，因为不管多晚都得回家充电。

哪怕是你今天刚买的新手机，稍微用上一天，你晚上就得充电。如果是短视频高度依赖的用户，充电的频率还会更高。

不过最近遥遥的华为又有了新动作，遥遥领先明明已经有了麒麟芯片和鸿蒙系统，已经让华为拥有了国产手机独一无二的核心竞争力。

但华为并不满足于此，最近又开始对电池下手。

早在2021年时，华为就已经申请了黑磷电池的专利，只不过一直到2023年的5月份才进行了公示。

华为推出的黑磷电池，将大大改变现有手机用户的使用体验。

更有人预言，华为的黑磷电池或许会对未来的新能源电池领域带来新的突破。

黑磷电池又是什么电池，它的效果真的像传言说的这么好吗？

黑磷是一种有着优秀电化学性能和导电性能的材料，如果将它用作锂离子电池的正极材料，理论上来说可以有更高的容量和循环稳定性。

优点一，能量密度更高。

黑磷的能量密度是石墨的7倍，根据中科院的研究数据表明，黑磷电池的能量密度高达350瓦时。

不仅仅是手机电池，就连市面上现在的绝大多数新能源电车，使用的电池，都无法和这个能量密度比肩。

在同样体积和重量的情况下，黑磷电池比锂电池能够储存更多的能量，续航能力也会提高很多。

到时候谁出门还会带充电宝？根本没机会用上，因为电池的电量实在是太耐用了。

同样的道理，如果新能源电车能够用上黑磷电池，续航里程也会翻上几倍。国产电动汽车主流车型的续航里程大多是在300~400公里，到时候可以实现500公里起步，1000公里随意。

很多人不愿意买新能源电车，和电车的续航能力有很大的关系。尤其是北方的车主，一到冬天就容易遇到低温天气，车辆的续航大打折扣。

所以北方的车主更偏爱油车，就是因为加点油就能跑。

如果出门的话，大部分车主也会选择油车。因为就算你在高速上，因为堵车没有油，也可以喊人来给你送桶汽油。

可如果你开的是新能源的电动车，总不能指望别人给你搬个充电站过来吧。

所以新能源电车遇到趴窝，除了喊拖车别无他法。

一旦黑磷电池可以用在新能源电车上，能够为车辆提高续航能力，到那个 时候，新能源电车的销量也会提高不少。

或许华为的问界汽车，也会在众多国产新能源电车当中，拥有更大的竞争力。

优点二，充电速度快。

黑磷电池的阳极材料有非常特殊的层状结构，具有较强的离子传导能力。放在具体的运用当中，那就是充电速度会变得很快。

实验数据证实，黑磷复合材料能够在9分钟的时间内恢复80%的电量。

以快充出名的oppo手机，10年前打出来的口号是充电5分钟通话两小时。新能源电车的快充，需要半个小时才能充满80的电。

而现在，黑磷电池却实现了9分钟恢复80%的电量。

大家完全不用晚上睡觉的时候充手机，因为保持80%的电量，对电池更友好。这样大家只需要每天起床的时候，利用洗漱的时间就可以将手机充好，大大方便了我们的生活。

油车加油从排队到油枪加满，再结完账，也需要好几分钟的时间。

如果能够实现9分钟快充，辅助手机扫码自助结账服务，充电站充电会比加油更快。

优点三，寿命会更长。

研究数据表明，在快充方面表现优秀的oppo手机，电池在完成1600次循环充放电以后，也能保持80%以上的电池容量。

对于市面上的主流手机电池来说，这样的成绩已经非常优秀。

然而华为所研究的黑磷电池，实验室的数据更加喜人。

在《科学》杂志上刊登的实验论文显示，黑磷有望做成能量密度达350瓦时的快充电池。

而且经过实验数据显示，充放电达到2000次循环以后，黑磷电池仍然有90%的电荷容量。

黑磷电池在使用寿命方面，比表现优秀的oppo手机电池，成绩表现更为突出。

如果这款电池可以用在新能源电车上，新能源车主不用再担心换电池。

黑磷续航能力更强，可以让车辆轻松实现1000公里的续航。对于大部分的车主，在这样的续航能力条件下，一星期可能也就充个两三次电，实际上是完成了一次循环。

按照2000次循环后，仍有90%的电荷容量的表现，等到新能源电车都退休了，电池还是好好的。

如果真正能够投入使用，手机用户能够体验到更好的充电速度和容量体验。新能源电车，车主也可以解决续航的焦虑问题，为国产新能源电车的发展带来新的动力。

但大家也不要高兴地太早，因为黑磷电池的缺点一样很多。

黑磷电池，从名字中我们就能发现，这种材料中含有很多的磷。

磷是一种燃点很低的物质，在40 ℃左右的温度下就会自燃，所以黑磷电池具有安全威胁。

充电的时候，电池很容易突破40 ℃的温度。

尤其是到了夏天，高温天气都能突破40 ℃。车窗紧闭的汽车，在夏天的正午，汽车内的温度甚至能达到五六十度，引擎盖上都能煎鸡蛋。

因此黑磷在充放电的过程中，很容易出现体积膨胀变大的问题。不过目前华为已经申请了专利，看来安全隐患问题已经有了解决方案。

其次，黑磷电池的制造成本很高，每克售价在3000块钱左右。因此只有等产品彻底推广开，有了批量化生产的能力以后，所有的消费者共同承担前期研发成本，到时候黑磷电池的价格才会下降，用在手机和新能源电车上才将成为可能。

参考资料：

[1]中国出海半导体网《华为黑鳞电池专利技术能否颠覆行业格局？》2024-01-30

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