1. Що таке кремній-карбонові акумулятори (Si-C)

Кремній-карбонові акумулятори (Si-C) — це не радикально інший тип АКБ на тлі звичних Li-ion і Li-Pol, які повсюдно зустрічаються в смартфонах. Правильніше буде сказати, що це нова різновидність літієвих елементів живлення. Якщо коротко, то в Si-C все так само є літій, а замість звичного графітового покриття використовується композитний матеріал з кремнію та вуглецю. Саме такі точкові доробки покликані поліпшити експлуатаційні властивості АКБ. Якщо ви не хочете вникати в технічні тонкощі, то можете перейти до наступного розділу, де мовиться про головні плюси та мінуси кремній-карбонових акумуляторів. А нижче ми більш докладно розпишемо конструктивні особливості Si-C.

Сучасний літієвий акумулятор мобільних пристроїв передбачає три ключових компонента:

  • Катод. Складається з металу з літієвим покриттям: найчастіше оксиду літій-кобальту, рідше — літій-марганцю;
  • Електроліт. Це сепаратор, тобто роздільна речовина, що пропускає іони літію. В Li-ion використовується пористий електроліт, а в Li-Pol — полімерний. Останній підвищує загальну надійність, але коштує дорожче. У цьому, власне, і полягає головна відмінність між двома популярними технологіями;
  • Анод. Для нього стандартом з 1991 року вважалася мідь з тонким шаром графіту. Саме таку конструкцію сьогодні має анод в Li-ion і Li-Pol. А ось у кремній-карбонових батареях запроваджено нововведення. Анод Si-C покривається композитним матеріалом з наноструктурами кремнію та вуглецю, тобто найдрібнішими частинками цих двох речовин.

Спрощена структура кремній-карбонового акумулятора.

Зазначимо, що графітовий анод став стандартом для літієвих АКБ не через ідеальні властивості, а через відсутність гідної альтернативи. Як мінімум, баланс ємності, надійності та ціни довго залишався кращим саме у графіту. Але в останні роки звичні технології (Li-ion і Li-Pol) досягли стелі розвитку: збільшити ємність можна лише за рахунок приросту габаритів.

Спроби вдосконалення анода у літієвих акумуляторах робилися з середини 2000-х років. Причому вже тоді почалися розмови про перспективи саме кремнієвого покриття, адже теоретична щільність енергії цього матеріалу в 10 разів вища, ніж у графіту. Відповідно, його застосування може дозволити відчутно збільшити ємність АКБ або ж робити батареї компактнішими без втрати ємності.

Щоправда, сам кремній під час зарядного процесу набрякає, а при розрядці — стискається. Через це він поступово руйнується, а робочий ресурс АКБ — украй малий (від 20 до 50 циклів). Нівелювати цей недолік дозволило додавання до складу вуглецю. Саме так і виникли кремній-карбонові акумулятори.

Важливо! На момент написання цієї статті точна структура та склад аноду Si-C є комерційною таємницею під захистом патенту. Але відомо, що ключова фішка технології та її революційність полягає у відмові від графітового покриття на користь кремній-карбонової наноструктури.

2. Плюси та мінуси Si-C

Кремній-карбонові акумулятори отримують все ширше поширення через наявність важливих експлуатаційних переваг:

  1. Приріст ємності. У теорії АКБ з кремнієм по ємності можуть у 10 разів перевищувати аналоги з графітом. На практиці поки цифри скромніші, у тому числі через необхідність застосування вуглецю та інших технічних обмежень. Але 20% приросту ємності без збільшення габаритів вже реальність, а тому замість Li-ion акумулятора на 5000 мАг в той самий корпус смартфона можна поставити батарею Si-C на 6000 мАг.
  2. Скорочення ваги та габаритів. Ще одним позитивним наслідком використання кремнію є можливість робити смартфони тоншими та легшими без шкоди для автономності. Яскравий тому приклад Honor Magic V3: його товщина у розкладеному вигляді всього 4.4 мм, а ємність АКБ — 5150 мАг. До речі, менші габарити батареї дозволяють інженерам не жертвувати іншими важливими компонентами «заліза» мобільного пристрою — об'ємом накопичувача, елементами охолодження і т.д.
  3. Підтримка надшвидкої зарядки. Кремній під час зарядного процесу може захоплювати більше іонів літію, ніж графіт. На практиці це означає максимальну потужність 60 Вт на один елемент, а у сучасних смартфонах їх два, тобто межа становить 120 Вт (для порівняння у Li-Ion цей показник рідко перевищує 60 Вт). І все це без врахування фірмових технологій швидкої зарядки. Користувачі смартфона зможуть швидше заряджати від 0 до 100% навіть батареї збільшеної ємності.
  4. Стійкість до морозів. Акумулятори Si-C коректно працюють при мінусових температурах до -20°C. В подібних умовах стандартні батареї швидко втрачають заряд і вимикаються. Для зими та інших складних обставин експлуатації — це також важливий бонус.

Морозостійкість Honor Magic 6 Pro для рекламного ролика перевіряли в криокамері.
Згодом і на практиці ця властивість підтвердилася.

Мінуси кремній-карбонових акумуляторів:

  1. Ціна. Si-C — запатентована технологія, а власники прав встановили високі ліцензійні збори за використання розробки. В результаті зростає і вартість смартфонів. Поки що найчастіше кремній-карбоновими батареями оснащують флагманські та майже флагманські рішення.
  2. Надійність. В силу новизни технології та «помилок зростання» питання до терміну служби та безпеки Si-C є досить актуальними. Інженери працюють над тим, щоб ці батареї стали надійнішими та довговічнішими, але зараз їх середній термін служби поступається традиційним аналогам — Li-ion і Li-Pol: вони, як правило, розраховані на 1000 циклів зарядки-розрядки без деградації (серйозної втрати ємності).

Зазначимо, що дорожнеча — це тимчасовий мінус кремній-карбонових батарей. Технологія виготовлення Si-C не складніша, ніж у стандартних АКБ, тобто після закінчення терміну дії патентів відбудеться вирівнювання цін.

Фактор надійності також у перспективі з мінуса зможе перетворитися на плюс. Так, кремній не лише краще переносить низькі температури, але й завдяки вуглецевим частинкам працює стабільніше та менше піддається нагріванню під час зарядного процесу та активної експлуатації гаджета. За ідеєю це дозволить інженерам довести працездатність АКБ до 5 – 7 років, тобто ресурс батареї буде близьким до життєвого циклу самого смартфона.

Популярні смартфони з дуже швидкою зарядкою

3. Порівняння Si-C та звичних акумуляторів смартфона

Кремній-карбонові акумулятори можуть пропонувати збільшену ємність при менших (або тих самих) розмірах і вазі, ніж у літій-іонних та літій-полімерних батарей. Ще Si-C краще працюють за морозу й підтримують високу потужність зарядки, але поки що коштують дорожче й поступаються у довговічності.

У Xiaomi 14 Ultra використовується кремній-карбоновий АКБ. Її ємність більша, а розміри менші, ніж у 14 Pro і 13 Ultra.

Для наочного порівняння ми підвели ключові відмінності Si-C від Li-ion і Li-Pol у таблицю:

Параметр порівняння Li-ion Li-Pol Si-C
Конструктивні особливості літієвий катод, графітовий анод, пористий електроліт літієвий катод, графітовий анод, полімерний електроліт літієвий катод, анод з кремнієм та вуглецем
Максимальна щільність енергії, мАг/г 372 372 4200
Типова ємність АКБ, мАг 5000 5000 6000+
Морозостійкість низька низька висока
Розміри середні середні мінімальні
Робочий ресурс, цикли 1000 1000+ близько 600
Ціна низька середня висока
Популярні смартфони з дуже ємкою батареєю

4. Смартфони-первопрохідці з кремній-карбоновою батареєю

Першим масово випускати смартфони з акумулятором Si-C почав бренд Honor. Він є одним з володарів патенту на технологію та активно розвиває її. Дебют серійного виробництва кремній-карбонових батарей першого покоління припав на 2023 рік. Їх встановлювали у смартфоні Honor Magic 5 Pro, але лише у версії для китайського ринку. У нас він йде з АКБ на 5100 мАг, а в Китаї — на 5450 мАг. Щоправда, ці АКБ продемонстрували украй малий робочий ресурс: деградація почалася ще до закінчення однорічної гарантії.

Акумулятори з кремнієм ідеально підходять для ультратонких смартфонів.

Honor виправили недоліки та запропонували Si-C другого покоління в наступних смартфонах Magic — 6 Pro, 7 (Lite і Pro версії), V2 і V3. Вони поставлялися вже й для міжнародного ринку, а робочий ресурс АКБ відчутно зріс. Також у 2024 році бренд запропонував смартфони з кремній-карбоновою батареєю у середньому ціновому сегменті, наприклад, у Honor 200.

Успіх дебютанта підхопили й інші провідні китайські виробники, у тому числі Xiaomi. Першим смартфоном з Si-C на місцевому ринку став флагман 14 Ultra, а на глобальному — 15 Ultra. Також моделі з кремній-карбоновим акумулятором на момент написання статті пропонує Vivo та iQOO, OnePlus, Realme, Poco та OPPO. Асортимент смартфонів з Si-C активно розширюється. Можна очікувати, що ця тенденція продовжиться.

Перші смартфони з кремній-карбоновим АКБ у серійному виробництві від провідних брендів представлені в таблиці:

Смартфон Ємність АКБ, мАг
Honor Magic 5 Pro (лише Китай) 5450
Honor Magic6 Pro 5600
Xiaomi 14 Ultra (лише Китай) 5300
Xiaomi 15 Ultra 6000
Vivo X200 Pro 6000
iQOO 13 6150
OnePlus 13 6000
Realme P3 Pro (лише Китай) 6000
Realme GT7 Pro 6500
Poco X7 Pro 6000
(6500 в Китаї)
OPPO Find X8 Pro 5910

Зазначимо, що у більшості моделей у таблиці ємність батареї становить близько 6000 мАг, тоді як товщина корпусу знаходиться у діапазоні від 8 до 9 мм (найчастіше до 8.5 мм).

Популярні ультратонкі смартфони

5. Історія та перспективи Si-C

Технологія кремній-карбонових акумуляторів у 2025 році знаходиться лише на початку свого шляху. Щоб оцінити перспективи Si-C, пропонуємо коротку хронологію її розвитку:

  • 1970-ті роки — перші лабораторні експерименти з акумуляторами на базі літію та кремнію;
  • 2002 р. — створення батареї з кремній-карбоновим анодом;
  • 2014 – 2018 рр. — активні дослідження в області Si-C, які проводяться вченими Стенфорда, інших навчальних закладів, інженерами різних технологічних стартапів;
  • 2020 р. — початок лабораторних випробувань Honor, націлених на комерційне використання кремній-карбонових акумуляторів у смартфонах;
  • 2023 р. — дебют Si-C першого покоління у серійному виробництві смартфонів;
  • початок 2024 р. — випуск і комерційний успіх смартфонів Honor з кремній-карбоновими батареями другого покоління;
  • 2024 р. — активне виробництво мобільних пристроїв з Si-C популярними китайськими брендами (Xiaomi, Vivo, OnePlus та ін.);
  • січень 2025 р. — поява перших чуток, що Samsung та Apple вже працюють над випуском смартфонів з кремній-карбоновими акумуляторами. У тому ж місяці інформаційний ресурс FNNews припустив, що у Samsung Galaxy S26 може бути використана батарея Si-C;
  • лютий 2025 р. — випуск смарт-годинника OnePlus Watch 3, в якому встановлений кремній-карбоновий акумулятор. Зазначимо, що Honor Watch 5 анонсовані раніше, але поки що доступні не скрізь.
  • березень 2025 р. — поява новини, що в iPhone 17 Air, ймовірно, буде використана батарея Si-C;
  • квітень 2025 р. — активні чутки, що в Samsung Galaxy S25 Edge може бути встановлений кремній-карбоновий акумулятор. Також багато інсайдерів очікують дебюту Si-C у мобільних гаджетах Google (Pixel і Watch нового покоління).

Кремній-карбонові АКБ вже дебютували в смарт-годинниках.

Чуток та витоків про застосування кремній-карбонових акумуляторів стає все більше. Дійшло до того, що якщо анонсується тонкий смартфон або майже будь-який флагманський носимий гаджет (годинник, фітнес-браслет і т.д.) у 2025 році, то техно-експерти очікують наявності в ньому акумулятора Si-C.

Говорячи про перспективи розвитку технології кремній-карбонових АКБ, можна припускати, що найближчим часом все більше преміальних смартфонів і напівфлагманів будуть оснащені такою батареєю. У 2025 і 2026 роках використання Si-C стане маркетинговим трендом та даниною техно-моді. Так, перший iPhone, Samsung Galaxy і Pixel з цим акумулятором, безумовно, викличе серйозний ажіотаж, підкріплений рекламними кампаніями в дусі «ще тонше, ще автономніше».

Експерти очікують, що у середньому ціновому сегменті активно пропонувати кремній-карбонові смартфони зможуть китайські бренди і перш за все Honor, як один з патентоутримувачів. У решті у цій категорії, а також серед бюджетних мобільних гаджетів ще не менше 5 років домінувати будуть літій-іонні АКБ.

6. Висновки

З технічної точки зору кремній-карбонові акумулятори — це еволюційний крок у розвитку літієвих джерел живлення. Приріст ємності на 20% при скороченні або збереженні розмірів батареї користувачами сприймається зі стриманим оптимізмом, а не як технічна революція. Але для індустрії мобільних пристроїв — це дійсно серйозний якісний стрибок. Активний перехід на Si-C китайськими виробниками та чутки про їхнє використання лідерами ринку (Apple та Samsung) лише підтверджує таку думку.

За чутками, ультратонкий iPhone 17 Air отримав батарею Si-C.

Поки кремній-карбонова технологія не позбавлена ​​недоліків. Але це лише друге покоління АКБ, тоді як літій-іонні та полімерні аналоги дороблялися десятиліттями, а комерційний успіх Si-C — вже факт.

Перспективи подальшого вдосконалення досить оптимістичні, у тому числі зростання ємності, скорочення габаритів, підвищення надійності, зниження ціни. Навіть якщо вище 20% приросту ємності АКБ при тих самих або менших розмірах досягти в найближчі роки не вийде, але довговічність стане порівнянною (або навіть вищою), ніж у аналогів Li-ion та Li-Pol, то кремній-карбонові батареї однозначно перетворяться на новий стандарт ринку смартфонів і не лише.