Les batteries domestiques ont une grande capacité, mais ne peuvent pas être utilisées à l’étranger
En parlant du Samsung Galaxy Z Fold7, qui vient de sortir la semaine dernière, outre le prix de départ de 13 999, il y a deux données les plus populaires :
Tout le monde a applaudi l'épaisseur de 8,9 mm et a laissé de nombreux commentaires sur la batterie de 4 400 mAh.
En regardant les marques de smartphones locales chinoises, 6000 mAh est presque devenu la norme phare, et sa capacité rattrapera bientôt certaines banques d'alimentation.
Cependant, si l'on compare les deux grandes marques, Apple et Samsung, qui dominent et définissent les normes du secteur, on constate qu'elles sont médiocres en termes de charge et d'autonomie. En fin de compte, tout se résume à une seule phrase :
Très bien, mais c'est dommage qu'il fasse 4400mAh.
Est-ce aussi simple qu'il y paraît ? Apple et Samsung investissent plus de 50 milliards de dollars en recherche et développement chaque année. Est-ce simplement parce qu'ils « ne veulent pas fabriquer une grosse batterie » ?
——Bien sûr que non. D'après les recherches d'iFanr, la situation de la capacité des batteries ces dernières années est la suivante :
- La concurrence féroce des paramètres sur le marché intérieur, les exigences élevées des consommateurs et la mise en œuvre des avancées technologiques dans l'ensemble de la chaîne industrielle des batteries ont contribué conjointement à la popularisation des batteries haute densité et grande capacité représentées par les batteries silicium-carbone dans les téléphones portables nationaux.
- Cependant, les principaux marchés internationaux, dont les États-Unis, ont limité la capacité des batteries des téléphones portables à « 20 wattheures par cellule ». Une fois cette limite dépassée, les coûts de logistique et de conformité augmenteront considérablement, de sorte que la plupart des modèles internationaux de marques étrangères et nationales ne pourront dépasser cette limite.
- Étant donné que les marques nationales sont principalement vendues sur le marché intérieur, elles peuvent se permettre les coûts logistiques et de temps supplémentaires engendrés par les grosses batteries (par exemple, elles ne peuvent pas être transportées par avion et ne peuvent être transportées que par voie terrestre).
- Bien que les batteries à électrode négative silicium-carbone puissent atteindre une densité énergétique ultra élevée, leur durabilité et leur sécurité doivent encore attendre que le temps soit vérifié.
Nouvelle technologie de batterie en Chine
Depuis un an environ, la technologie des batteries a fait un grand bond en avant dans les téléphones portables domestiques. Rien qu'au premier semestre de cette année, les fleurons de la photographie de Xiaomi, Huami, OV et Vivo ont approché ou atteint la barre des 6 000 mAh, et les petits téléphones pliables ont franchi la barre des 5 000 mAh. Les batteries des modèles milieu et entrée de gamme ont commencé à dépasser la barre des 7 chiffres, ce qui en fait une batterie externe capable de passer des appels.
Il ne fait aucun doute que les consommateurs nationaux utilisent cette année les téléphones portables les plus puissants et les plus performants au monde, surpassant de loin tous les autres pays.
Image : site officiel de Xiaomi
Le héros de ce monde dynamique et dynamique est naturellement l'amélioration rapide des batteries lithium-carbone haute densité à électrode négative . Un rapport sur le secteur des batteries publié par Tianfeng Securities en début d'année soulignait :
On observe une nette tendance au dopage au silicium dans les batteries de téléphones portables, avec une proportion de 5 à 10 %, et pas seulement sur les modèles haut de gamme. Cette année, Huawei, Vivo, OPPO, Honor, OnePlus, Xiaomi et d'autres entreprises ont lancé des téléphones portables utilisant des matériaux d'électrode négative à base de silicium. Cette tendance est évidente, des téléphones phares aux téléphones milieu et bas de gamme, ce qui va considérablement accroître l'utilisation d'électrodes négatives silicium-carbone.
Alors que la capacité spécifique actuelle des batteries au lithium à électrode négative en graphite est proche de la limite théorique, les électrodes négatives en silicium peuvent augmenter la limite supérieure théorique de 372 mAh/g de graphite de près de dix fois à 4 200 mAh/g.
Que signifie pour une capacité théorique spécifique de pouvoir atteindre une amélioration décuplée ?
Cela signifie que la densité énergétique de chaque cellule de batterie a explosé, un atout crucial pour les produits électroniques de petite taille comme les téléphones portables. Ces valeurs améliorées en milliampères peuvent être converties en données marketing, ce qui est encore plus important pour le marché national de la téléphonie mobile, devenu un véritable bras de fer.
Figure｜IDC
Pourquoi les pays étrangers n’utilisent-ils pas les atouts de la Chine ?
Pensez-vous qu’Apple et Samsung, qui dépensent des dizaines de milliards en recherche et développement chaque année, ne savent pas que les grosses batteries sont bonnes, ou qu’ils n’ont pas la technologie pour utiliser de grosses batteries ?
Évidemment que non.
Les batteries silicium-carbone ne sont pas monopolisées par les entreprises chinoises. En effet, des entreprises japonaises et coréennes telles que Shin-Etsu Chemical, 3DC Co., Ltd., SK Materials et Posco Silicon Solutions détiennent toutes de nombreux brevets techniques liés aux anodes silicium-carbone et ont un rôle important à jouer dans la R&D et la production :
SK Materials et la société américaine de matériaux en silicium-carbone Group14 ont établi conjointement une usine de matériaux d'électrode négative en silicium-carbone à Sangju, en Corée du Sud.
Alors pourquoi ne voit-on pas de grosses batteries de 5 000 ou 6 000 mAh sur les iPhones et les Galaxy ?
En réalité, un autre obstacle freine Apple et Samsung : les Recommandations des Nations Unies relatives au transport des marchandises dangereuses. Plus précisément, il s’agit de la disposition spéciale 188.
Le règlement stipule :
- Si la capacité d'une seule cellule de batterie au lithium est inférieure à 20 watts-heures, elle est considérée comme une « petite batterie » et peut suivre des règles d'expédition simplifiées et à faible coût.
- Dès qu'une seule cellule de batterie dépasse 20 watts-heures, la batterie sera classée comme « marchandise dangereuse » et devra suivre des spécifications très strictes en matière d'emballage, d'étiquetage, de déclaration et de transport de protection dans la logistique internationale, ce qui augmentera considérablement les coûts de transport.
De gauche à droite : Les batteries au lithium sont classées UN3480, catégorie 9 « autres marchandises dangereuses », et ne peuvent être transportées que par avion cargo | Epec
Les produits les plus concernés par cette réglementation spéciale sont naturellement les smartphones, tels que l'iPhone et le Samsung Galaxy, ainsi que les modèles internationaux de marques nationales.
Pour Apple et Samsung, qui expédient plus de 200 millions de téléphones portables dans le monde chaque année, s'ils ne veulent pas que leurs coûts d'expédition montent en flèche, ils doivent limiter l'énergie totale de la batterie à moins de 20 watts-heures.
En fait, c’est ce qu’ils ont fait.
- Prenons l'exemple de l'iPhone 16 Pro Max : il utilise une batterie de 4685 mAh avec une tension nominale de 3,88 V, ce qui équivaut à 18,17 wattheures.
- De même, l'énergie totale de la batterie du S25 Ultra est de 18,84 Wh.
- La batterie de 4400 mAh du Z Fold7, qui a été ridiculisée par de nombreux internautes, a une énergie totale de 17 Wh.
Il faut comprendre que ce n'est pas qu'Apple et Samsung ne peuvent pas se permettre d'acheter des batteries de grande taille, mais qu'ils doivent davantage se concentrer sur les marchés extérieurs à la Chine que les fabricants nationaux. Soucieux de réduire leurs coûts logistiques et de maintenir leurs marges bénéficiaires pour assurer la poursuite de la recherche et du développement, ils ne peuvent privilégier que les petites batteries.
Bien sûr, si Apple et Samsung s'en tiennent à la limite de 20 watts-heure, ce n'est pas seulement à cause des réglementations internationales sur le transport de marchandises dangereuses. En tant que grandes entreprises opérant à l'échelle mondiale, leurs stratégies de conception industrielle et d'approvisionnement sont forcément conservatrices, y compris en matière de technologie de batterie. Samsung, en particulier, ne veut pas revivre le cauchemar de l'explosion du Note 7.
Quoi qu'il en soit, si le système de sécurité logistique international n'est pas assoupli, les batteries des téléphones portables d'Apple et de Samsung ne pourront pas faire un grand bond en avant dans les un ou deux ans à venir.
Mais ici, nous devons faire une digression : ne vous laissez pas tromper par la petite batterie du Samsung Z Fold7, ses performances sont très impressionnantes : après 2 000 cycles de charge et de décharge, la capacité disponible peut encore être maintenue à plus de 80 %, dépassant de loin la ligne de 800 fois supérieure à celle de la nouvelle réglementation de l'UE.
La durabilité de la batterie, qui se trouve être la technologie de batterie à électrode négative silicium-carbone privilégiée par les fabricants chinois, reste à voir.
SM-F966B/DS est la version européenne du Samsung Z Fold7, le coin inférieur gauche a 80% de cycle restant, soit 2000 fois
L'état actuel des batteries silicium-carbone est tout simplement « Tathagata »
Bien que la technologie des batteries silicium-carbone puisse actuellement atteindre une densité énergétique ultra élevée, elle présente également deux défauts majeurs qui n'ont pas encore été résolus :
Expansion physique de l'électrode négative en silicium et durée de vie raccourcie.
Composites silicium-carbone pour anodes de batteries au lithium | Novarials
Comme mentionné dans l'article précédent d'iFanr sur les banques d'alimentation, les batteries lithium-ion actuelles utilisent toutes du graphite comme matériau d'électrode négative, tandis que les batteries silicium-carbone remplacent le matériau d'électrode négative du graphite par un matériau composite en carbone contenant du silicium (graphite).
Cependant, le silicium subit une expansion volumique importante lors du processus de charge. Bien que le taux d'expansion du matériau composite ne soit pas aussi important que celui de l'électrode négative en silicium pur (400 %), il reste bien supérieur à celui du graphite, qui n'est que de 10 %. Le problème de fatigue du matériau causé par des dilatations et contractions répétées à long terme ne peut être ignoré.
Vous ne voulez pas que votre téléphone devienne comme ça, n'est-ce pas ?｜Le guide de Tom
En revanche, le silicium du matériau composite silicium-carbone est plus actif chimiquement que le graphite et est plus susceptible de réagir chimiquement avec l'électrolyte. Cela entraîne la rupture et la reconstruction répétées du film d'interface électrolytique solide à la surface de l'électrode négative pendant le cycle de lecture, accélérant ainsi la consommation d'ions lithium et d'électrolyte.
La manifestation macroéconomique de cette consommation est que la capacité disponible des batteries silicium-carbone diminue plus rapidement.
Pour les gens ordinaires, ces deux problèmes signifient que même si les batteries silicium-carbone ont une grande capacité et une puissance élevée, « l'alarme de santé de la batterie » peut apparaître plus rapidement sur votre téléphone portable et la durée de vie de la batterie peut diminuer plus considérablement .
Par conséquent, bien que la plupart des modèles phares nationaux utilisaient des batteries au silicium à haute teneur en carbone ou des technologies similaires à la fin de l'année dernière et au début de cette année, la durabilité et le cycle de vie de ces batteries prendront du temps à prouver.
Bien sûr, le marché chinois est saturé de smartphones, le choix est trop vaste et le coût de remplacement d'un téléphone est faible. C'est pourquoi la plupart des fabricants Android nationaux ne promettent que 300 à 500 cycles de lecture lorsqu'ils précisent le nombre de fois qu'un téléphone peut être utilisé. Les consommateurs chinois ont peut-être déjà remplacé leur téléphone avant que la batterie ne tombe en panne.
De plus, du point de vue des opérations commerciales, le taux de rotation relativement élevé du marché intérieur et les coûts de remplacement des batteries plus faibles pourraient en faire le seul endroit au monde qui peut se permettre une guerre d'usure pour les batteries silicium-carbone .
De ce fait, le fait qu'Apple et Samsung n'aient pas modifié la capacité de la batterie depuis tant d'années n'est pas entièrement une perte de temps : les obstacles réglementaires rencontrés par les produits dans le transport international et les ventes transfrontalières sont bien plus nombreux que nous l'imaginions, et il nous est difficile de les détecter face à des modèles à grande batterie qui ne sont vendus que sur le marché intérieur.
D’un autre côté, pour les fabricants nationaux de téléphones portables, les nombreux obstacles auxquels ils sont confrontés lorsqu’ils se lancent à l’étranger ne concernent pas seulement les batteries.
Figure｜36Kr
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