专业个人股票质押 硅碳颗粒“整形术”！珠海冠宇专利巧控形貌破解电池膨胀难题_材料_负极_结构

凹陷设计，冠宇专利的“泄压阀”方案

2025年5月，国家知识产权局公开了珠海冠宇电池股份有限公司的一项新专利—— “硅碳颗粒、负极片和电池”（公开号CN119890255A）。这项专利申请于2024年12月，直指硅基负极膨胀问题的核心。

专利的核心创新点在于硅碳颗粒表面的特殊结构设计。根据专利摘要，该硅碳颗粒表面具有数量不少于1个的凹陷部，这些凹陷部的直径在0.05μm至5μm之间，深度在10nm至5μm之间。

这些微小的凹陷结构如同在硅碳颗粒表面设置的“泄压阀”，为硅材料在充放电过程中的体积膨胀提供了缓冲空间。

当锂离子嵌入导致硅体积膨胀时，凹陷部能够吸收部分应力，减少颗粒整体对外部施加的压力，从而提升硅基负极材料的循环稳定性和膨胀性能。

珠海冠宇的研发团队在专利中详细阐述了这种设计的优势：通过精确控制凹陷部的尺寸和分布，可以在不影响硅材料容量的前提下，显著降低电极的整体膨胀率。这对于消费电子产品中空间受限的电池设计尤为重要。

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“本发明通过在硅碳颗粒表面设置凹陷部，有利于硅基负极材料循环稳定性和膨胀性能的提升。”

多级孔道，构建纳米硅的“蜂窝迷宫”

表面形貌调控只是珠海冠宇硅碳负极技术布局的一环。2024年6月，该公司公开的另一项专利（CN202410352158.9）则聚焦于材料内部结构设计，构建了一套容纳硅膨胀的“缓冲系统”。

这项名为“一种硅碳复合材料、负极片和电池”的专利，展示了一种多级孔碳材料、硅纳米颗粒和无定形碳层的复合结构。

专利中的硅碳复合材料包含三个关键部分：多级孔碳材料作为主体框架，硅纳米颗粒分散在其孔道中，最外层则由无定形碳层包覆。

多级孔碳材料的独特之处在于其孔结构设计：包含微孔、介孔和大孔三种类型，孔体积范围在0.4cm³/g至1.5cm³/g之间，其中微孔孔体积占总孔体积的比例高达60%至92%。

这种多级孔道结构如同精心设计的“蜂窝迷宫”，为硅纳米颗粒提供了理想的分散空间。当硅颗粒在充放电过程中膨胀时，孔道结构能有效吸收膨胀应力，减少颗粒聚集导致的应力集中现象。

专利数据显示，采用该材料的电池能够获得“首效性能更好、膨胀率更低、循环稳定性更高”的产品。这对于解决硅碳负极在循环过程中的容量衰减问题具有重要意义。

球形匹配，破解膨胀不均的核心密码

在解决硅碳负极膨胀问题的道路上，珠海冠宇2025年的最新专利（CN120413637A）多级球形度硅碳颗粒匹配OI值（取向指数）技术。

这一创新设计针对的是消费电子电池中常见的 “膨胀不均”问题。传统硅碳负极在充放电过程中，由于颗粒形貌不一致，导致膨胀力分布不均，进而引发电极变形、寿命衰减。

珠海冠宇的专利核心在于对硅碳颗粒球形度的精确控制。虽然该专利的详细数据尚未完全公开，但从公司此前的技术布局中可见端倪。

在珠海冠宇的储热石墨技术专利中，曾使用球度0.5-1的球形石墨作为分散相，形成了垂直热导率/面向热导率比值达0.4-0.8的材料结构。这种设计显著降低了材料的各向异性，提高了热传递的均匀性。

新专利中提出的OI值匹配技术，很可能通过调控不同球形度的硅碳颗粒在电极中的分布和取向，使整个电极在充放电过程中膨胀更加均匀。如同精心编排的舞蹈队形，每个颗粒的膨胀运动被协调一致，大大减少了局部应力集中的风险。

行业研究表明，当硅的含量低于30%时，电极的膨胀厚度增大较小；但当硅含量超过30%后，厚度膨胀的斜率显著增加。珠海冠宇的形貌匹配技术有望突破这一限制，实现高硅含量下的稳定循环。

总结

珠海冠宇的专利布局覆盖了从材料微观结构到电池整体设计的全链条创新。从硅碳颗粒表面的凹陷设计（CN119890255A），到多级孔碳复合材料（CN202410352158.9），再到铝塑膜结构优化（CN202411741221.4），形成了一个完整的膨胀控制技术体系。

这种系统级创新思路，使珠海冠宇在消费电子电池领域保持了竞争优势。天眼查数据显示，该公司已参与招投标项目120次，对外投资了10家企业，展现出强劲的市场活力。

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