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12月16日，華為對外發(fā)布一款超級快充手機榮耀Magic，引爆市場的賣點之一就是它采用了最先進的快充技術(shù)，號稱是目前世界上充電速度最快的手機。其中最關(guān)鍵的負極技術(shù)由鋰電池材料龍頭杉杉科技和華為共同研發(fā)。 
據(jù)了解，從2014年開始，杉杉就與華為合作共同開發(fā)快充負極材料，采用元素摻雜技術(shù)，設(shè)計了全新的快充負極材料結(jié)構(gòu)，在充電速度得到質(zhì)的飛躍的同時，又保持了電池的能量密度和使用壽命。在2015年日本電池大會（The 56Th Battaery Symposium in Japan）上，華為與杉杉就發(fā)布了充電5分鐘通話10小時的原型電池。本次榮耀Magic手機的正式發(fā)布，標志著研究成果已經(jīng)進入產(chǎn)業(yè)化階段。圍繞這一核心技術(shù)，雙方共同布局了多項發(fā)明專利。
不僅在手機充電方面杉杉向華為提供了強大的專業(yè)技術(shù)支持，在整個新能源產(chǎn)業(yè)鏈上，都能見到杉杉與華為合力的身影。據(jù)了解，在新能源汽車充電技術(shù)方面，華為與杉杉旗下的城市級新能源出行服務(wù)平臺運營商——云杉智慧，將共同合作，打造全新的城市級新能源汽車充電網(wǎng)絡(luò)。杉杉的負極材料讓華為榮耀Magic手機充電速度提升10倍，而目前新能源汽車領(lǐng)域的發(fā)展瓶頸存在于車輛行駛里程焦慮，若通過先進的技術(shù)大幅度提高車輛電池充電速度，能讓新能源汽車行業(yè)迎來市場飛躍發(fā)展。
杉杉股份（600884）創(chuàng)建于1989年，以服裝業(yè)起家，1996年成為中國服裝行業(yè)第一家上市公司，后逐漸發(fā)展成為集時尚、金融服務(wù)、城市綜合體、貿(mào)易物流和新能源汽車為一體的多元化企業(yè)。杉杉股份是中國唯一具備鋰電池正極材料、負極材料、電解液、隔膜的供應(yīng)商,并且正極、負極與電解液的市占率與銷量都在國內(nèi)前三的公司。2015年，杉杉牽頭投資成立云杉智慧新能源技術(shù)有限公司,專注新能源汽車和充電基礎(chǔ)設(shè)施的綜合運營。
“云杉智慧新能源技術(shù)有限公司2015年成立于深圳前海，注冊資本5億元(實繳)，由知名上市公司杉杉股份(股票代碼：600884)牽頭投資成立。云杉智慧作為中國新能源汽車與充電運營行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，放眼全球交通能源發(fā)展格局，站在產(chǎn)業(yè)鏈的高度，依托“車網(wǎng)協(xié)同、智能互聯(lián)、專業(yè)運維”的商業(yè)模式，率先建設(shè)中國最具規(guī)模的城市級充換電網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)最智能的下一代電動汽車出行運營系統(tǒng)，探索最符合時代需要的電動汽車線下&線上服務(wù)，致力于做中國最具影響力的城市級新能源出行服務(wù)平臺，為電動汽車低碳智能出行提供有力支撐。”
榮耀Magic手機最快的充電速度，如何變成可能？本款手機快充技術(shù)合作方——上海杉杉科技有限公司的研發(fā)總監(jiān)喬永民獨家撰文，解讀如何通過負極材料技術(shù)將手機的充電速度提升？
續(xù)航能力一直是手機發(fā)展的一個短板，尤其是在智能大屏手機普及之后。而手機電池的續(xù)航能力由什么決定呢？能量密度和功率密度是決定電池性能的重要方面。
能量密度指的是單位重量的電池所儲存的能量是多少。 功率密度指的是單位重量的電池在放電時可以以何種速率進行能量輸入和輸出。 假如把鋰電池的充放電循環(huán)比作一個長跑選手，能量密度是指他本身的體能，功率密度則是他奔跑的速度。一個選手最終的成績需要由這兩方面共同決定。 能量密度是由電池的材料特性決定的。目前的現(xiàn)狀是， 在鋰離子電池正負極材料能量密度是無法短時間內(nèi)提升的。那么，我們只能改變速度——也就是功率密度。
快充技術(shù)，就是一種改變功率密度的技術(shù)。 快速充電主要是保證鋰離子快速的從正極嵌出并快速的嵌入負極（圖一），且不能造成鋰離子的沉積（保證安全性能）。 
圖1
這是什么意思呢？也就是說，快充技術(shù)，又不僅僅是快充那么簡單。如果我們只考慮電池快充性能，可以通過降低極片的涂膜重量，減少鋰離子遷移的路徑，保證鋰離子的快速嵌入來實現(xiàn)，或盡可能的多加導(dǎo)電劑，提升極片的離子導(dǎo)電能力和電子導(dǎo)電能力。這種做法，較大程度地犧牲了能量密度（續(xù)航能力），在便攜式電子設(shè)備中無法實際應(yīng)用。（圖2）
圖2
打個比方，我們希望長跑選手更快跑完比賽，可以通過縮短跑程（減少鋰離子遷移路徑），注射興奮劑（盡可能添加導(dǎo)電劑），但是這些都是以犧牲選手的體能為代價的，現(xiàn)實中也是不可能實現(xiàn)的。
杉杉與華為的快充技術(shù)如何實現(xiàn)？
上海杉杉科技經(jīng)過17年的發(fā)展，自主創(chuàng)新并建立了多套石墨負極產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，形成了6項核心技術(shù)，產(chǎn)品在便攜式電子設(shè)備、電動汽車、儲能領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，已成為世界最大的鋰離子電池人造石墨負極材料生產(chǎn)企業(yè)。
2014年開始，上海杉杉科技與華為合作開發(fā)快充負極材料，以人造石墨為主體，采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的二次顆粒制備和改性兩項核心技術(shù)，實現(xiàn)了負極材料快充性能的提高。由于石墨顆粒具有一定的取向性排列，減少一次顆粒的粒徑，有利于鋰離子從各個方向快速地嵌入，通過二次造粒方式，相當于在材料內(nèi)部修建了一條高速公路，能保證電解液的充分浸潤,有效縮短了鋰離子的擴散距離，從而提高鋰離子電池快充性能（圖3）
圖3 采用了改性工藝，通過引入雜原子改變碳基分子結(jié)構(gòu)，相當于在材料分子內(nèi)部修通了一條隧道，充電速度得到質(zhì)的飛躍的同時，又不影響電池的能量密度和使用壽命（圖4，5）。簡言之，杉杉科技和華為采用的技術(shù)創(chuàng)新，讓“選手”的跑道變成一條條高速公路和隧道，速度比常規(guī)選手快了10倍。
圖4 
圖5
在2015第56屆日本電池大會上，華為與上海杉杉科技即共同展示了鋰離子電池快充成果。經(jīng)過兩年多的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)和實機測試，已成功應(yīng)用于華為榮耀Magic快充手機，該技術(shù)的突破將會給手機、電動車、移動電源、穿戴式設(shè)備帶來革新。在快充負極領(lǐng)域，上海杉杉與韓國三星合作的另一項成果已在Journal of Power Source, 324(2016)上發(fā)表。
 喬永民，上海杉杉科技研發(fā)總監(jiān)，上海第二工業(yè)大學(xué)兼職教授，高級工程師。從事鋰電行業(yè)17年，先后從事鋰電正極、負極、材料前驅(qū)體的小試開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化工作，兼任企業(yè)博士后流動站、省級企業(yè)研究院負責(zé)人、動力電池雜志編委、鋼標委炭素專委會委員、上海浦東新區(qū)科技發(fā)展基金專家等職，申請發(fā)明專利20余項，發(fā)表7篇學(xué)術(shù)論文。主持和參與制訂國家標準兩項，主持制訂行業(yè)標準一項。培養(yǎng)工程碩士7名，企業(yè)博士后2名。先后十余次作為演講嘉賓，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議上做專題報告，在鋰電材料行業(yè)有一定的知名度和影響力。
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