無機(jī)固態(tài)鋰離子電池專利分析

摘 要：固態(tài)電池由于其高的安全性，較長的循環(huán)壽命，較高的能量密度等特點(diǎn)成為電池新的發(fā)展趨勢，具有非常好的應(yīng)用前景。而固態(tài)電池的核心是電池的固體電解質(zhì)材料，固體電解質(zhì)材料主要包括無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)和有機(jī)聚合物電解質(zhì)這兩大類。本文主要針對(duì)無機(jī)固態(tài)鋰離子電池專利的分布，專利的布局，國內(nèi)外重要申請(qǐng)人，為國內(nèi)企業(yè)、高校及科研單位等的專利申請(qǐng)?zhí)峁┝藚⒖肌?/p>

關(guān)鍵詞：無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)；鋰離子電池；專利分析

0引言

隨著能源問題日益受到關(guān)注，新能源替代成為當(dāng)今的熱門話題之一，鋰離子電池有望成為新能源動(dòng)力發(fā)展的最主要方向。鋰離子電池首次提出是在 20 世紀(jì) 70 年代。鋰離子電池雖然簡單，但在目前所有已知的可充電系統(tǒng)中，它能提供的電力最大，從而在眾多技術(shù)中脫穎而出。1990 年，索尼公司推出了第一款商業(yè)化的鋰離子電池，從而徹底改變了電池市場的面貌?，F(xiàn)在，鋰離子電池也廣泛出現(xiàn)在汽車、醫(yī)療、國防和航空航天等領(lǐng)域。

然而，目前電動(dòng)汽車的規(guī)?；瘧?yīng)用任受制與電池的續(xù)航里程，安全性，成本等多項(xiàng)制約。為了克服這些，因此迫切需要發(fā)展高比能量、高安全性的動(dòng)力電池，同時(shí)兼顧功率特性、循環(huán)壽命和成本等其他問題。

在目前各種新型電池中，固態(tài)電池采用全新固態(tài)電解質(zhì)取代當(dāng)前有機(jī)電解液和隔膜，具有高安全性、高體積能量密度，有望成為下一代動(dòng)力電池的終極解決方案。因此，日本，美國，德國，韓國等眾多研究機(jī)構(gòu)、初創(chuàng)公司和部分車企都紛紛在固態(tài)電池領(lǐng)域進(jìn)行研究和專利布局。

1 無機(jī)固態(tài)電池概述

傳統(tǒng)鋰離子電池電解液采用有機(jī)液態(tài)電解液，有機(jī)電解液都是易燃有機(jī)物，這樣電池容易自然甚至爆炸，存在嚴(yán)重的安全隱患。上個(gè)世紀(jì)70年代發(fā)展起來的基于固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池，由于采用了固態(tài)電解質(zhì)，其不含易燃，易揮發(fā)的有機(jī)溶劑組分，徹底消除了電池因漏液而帶來的安全隱患，被稱為最安全的電池體系。本文以無機(jī)固態(tài)鋰離子電池專利技術(shù)為研究對(duì)象，旨在通過對(duì)該技術(shù)領(lǐng)域的專利進(jìn)行分析，為國內(nèi)企業(yè)、高校及科研單位等的專利申請(qǐng)?zhí)峁┝藚⒖肌１疚牡膰H分析數(shù)據(jù)主要來源于DWPI和SIPOABS數(shù)據(jù)庫，國內(nèi)分析數(shù)據(jù)主要來源于CNABS數(shù)據(jù)庫，檢索時(shí)間為2018年3月13號(hào)。

2無機(jī)固態(tài)鋰離子電池專利整體態(tài)勢分析

2.1無機(jī)固態(tài)鋰離子電池技術(shù)專利的時(shí)間分布

圖一反應(yīng)的是無機(jī)固態(tài)鋰離子電池專利優(yōu)先權(quán)年的分布情況，自1979年出現(xiàn)第一件專利申請(qǐng)以來，在1980-1991年之間專利申請(qǐng)出現(xiàn)空檔期，在1992年-2008年之間，專利的申請(qǐng)發(fā)展緩慢，申請(qǐng)量都是維持在20件以下，其中早期的專利以日本的機(jī)構(gòu)較多，體現(xiàn)出了日本在固態(tài)電池領(lǐng)域起步較早，這也跟日本在電池領(lǐng)域有較強(qiáng)的技術(shù)積累有關(guān)。2009年-2015年專利的申請(qǐng)量處于快速增長階段，特別是在2010，2012，2014，2015這幾年，專利的申請(qǐng)量都在50件以上，說明近年來國際社會(huì)對(duì)無機(jī)固態(tài)電池的關(guān)注度不斷提高，加大了在無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)電池的研發(fā)力度。

2.3無機(jī)固態(tài)鋰離子電池技術(shù)專利的國家分布

圖2反應(yīng)了無機(jī)固態(tài)鋰離子電池國際專利申請(qǐng)國家的分布情況，其中日本的專利申請(qǐng)量占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢，一共申請(qǐng)了296件，占所有專利的申請(qǐng)量的61%，其次是韓國，美國，中國等國家，我國的申請(qǐng)量為56件，較之日本有巨大差距，但是通過最近見年國家的新能源戰(zhàn)略，目前已將和韓國和美國一起處于無機(jī)固態(tài)鋰離子電池領(lǐng)域第二梯隊(duì)。日本，中國，美國和韓國這四個(gè)國家的專利申請(qǐng)量占了多有專利申請(qǐng)的90%以上，是無機(jī)固態(tài)電池技術(shù)開發(fā)優(yōu)勢的國家，這也與這幾個(gè)國家最近幾年大力推動(dòng)新能源戰(zhàn)略息息相關(guān)，國家的政策導(dǎo)向可以大力的促進(jìn)技術(shù)的更新?lián)Q代。

圖3反應(yīng)了無機(jī)固態(tài)鋰離子電池技術(shù)專利的同族專利成員國家情況分布，通過圖中可以看出，日本依舊處于絕對(duì)領(lǐng)先地位，申請(qǐng)量為334件，其次是美國224件，中國以186件排名第三，這也也可以看出，美國和中國的市場更受關(guān)注，各國分別在中國和美國兩國進(jìn)行專利布局。

2.4無機(jī)固態(tài)鋰離子電池技術(shù)專利申請(qǐng)人分析

表1給出了專利申請(qǐng)量前十的申請(qǐng)人，全部為公司申請(qǐng)人，前十名中日本機(jī)構(gòu)占據(jù)了九家，韓國公司有一家，為三星公司，這也體現(xiàn)出了日韓企業(yè)在電池領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，特別是日本在電池領(lǐng)域的全球深厚研發(fā)實(shí)力和技術(shù)功底。

3無機(jī)固態(tài)鋰離子電池中國專利分析

3.1中國專利年度分布分析

圖4是我國受理的無機(jī)固態(tài)鋰離子電池專利申請(qǐng)的年度分布情況。從圖中可以看出，我國關(guān)于無機(jī)固態(tài)鋰離子電池專利的申請(qǐng)與受理開始于1993年，在1997-1998這兩年之間出現(xiàn)空檔期，在1999-2009年這十年之間我國關(guān)于無機(jī)固態(tài)鋰離子電池專利的申請(qǐng)和受理發(fā)展的比較緩慢，都是維持在10件以內(nèi)，在2010年這年一下增加到29件，以PCT居多，體現(xiàn)出了國外公司對(duì)中國市場的重視，紛紛來到中國進(jìn)行專利布局。2011年-2015年之間，由于中國的企業(yè)和科研院所開始進(jìn)行固態(tài)電池的研發(fā)，在這五年之間，中國在無機(jī)固態(tài)鋰離子電池領(lǐng)域的專利申請(qǐng)和受理快速增長。

3.2中國受理專利的來源地分析

在檢索到的186項(xiàng)無機(jī)固態(tài)鋰離子電池中國專利申請(qǐng)中，日本占據(jù)了78項(xiàng)，占49%，提現(xiàn)出了日本在此領(lǐng)域的絕對(duì)優(yōu)勢，這也與日本重視中國市場，搶先在中國布局無機(jī)固態(tài)鋰離子電池相關(guān)專利技術(shù)。中國國內(nèi)申請(qǐng)56件，占28%，與日本任然有較大差距，我國需要再次領(lǐng)域快速發(fā)展，爭取打破日本公司在我國進(jìn)行專利布局

我國申請(qǐng)的56項(xiàng)專利的地區(qū)來源分布，北京以12件申請(qǐng)占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢地位，占23%，然后依次是湖南11%，排第二，成都9%，排第三，中國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化最發(fā)達(dá)的長三角和珠三角的上海，深圳，廣東分布四到六位，只有四件左右，說明我國的無機(jī)固態(tài)電池主要的研究機(jī)構(gòu)還集中在科研院所和高校，企業(yè)在這方面的投入的研發(fā)力度嚴(yán)重不足，要想打破日本企業(yè)專利在我國的優(yōu)勢布局，我國企業(yè)必須加大無機(jī)固態(tài)鋰離子電池的研發(fā)投入。

4無機(jī)固態(tài)鋰離子電池發(fā)展的建議

通過以上分析，可以發(fā)現(xiàn)該技術(shù)領(lǐng)域的申請(qǐng)量自2010年開始快速增長，表明這是一個(gè)新興的、高速發(fā)展的技術(shù)。面對(duì)世界各國激烈的競爭和國外公司的專利壁壘，國內(nèi)企業(yè)如何突出重圍，在激烈的市場中戰(zhàn)友一席之地，采取合理的研發(fā)和專利策略是至關(guān)重要的，在此提出以下幾個(gè)方面的建議：

隨著國際競爭逐漸加劇，國內(nèi)企業(yè)必須盡快建立并發(fā)展自己的科研開發(fā)隊(duì)伍，形成研發(fā)規(guī)模，在盡可能避讓競爭對(duì)手的專利壁壘之外，還應(yīng)該合理、充分地開展適合我國國情的技術(shù)研發(fā)，利用各種電池體系的性質(zhì)特點(diǎn)研發(fā)出性能優(yōu)良的電子器件用電池或者便利的出行工具，是當(dāng)前我國鋰離子電池企業(yè)發(fā)展的巨大動(dòng)力。

對(duì)于國內(nèi)的小企業(yè)而言，應(yīng)加強(qiáng)行業(yè)內(nèi)部的交流，尤其是欠發(fā)達(dá)地區(qū)的小企業(yè)，通過與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)企業(yè)的交流，便于找準(zhǔn)適合自身的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)策略，避免研發(fā)內(nèi)容的交叉重復(fù)，有利于揚(yáng)長避短，密切關(guān)注日本豐田，富士膠片等大型公司以及其他潛在競爭對(duì)手在中國的專利活動(dòng)，對(duì)國內(nèi)外主要專利申請(qǐng)人的專利信息加以研究利用，從而提升自己在鋰離子電池行業(yè)中的競爭力。人才是企業(yè)的第一競爭要素，吸引和培養(yǎng)科技人才是企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵，也是企業(yè)建立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系的重要保障。

5總結(jié)

當(dāng)前，隨著全球電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，人們對(duì)電池安全性能和續(xù)航里程越來越關(guān)注，我國應(yīng)該抓住這一歷史機(jī)遇，大力發(fā)展無機(jī)固態(tài)鋰離子電池研發(fā)工作，重點(diǎn)研發(fā)高性能的無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)材料，提高固態(tài)電解質(zhì)材料的離子電導(dǎo)率，穩(wěn)定性，提高固態(tài)電解質(zhì)與電極界面之間的相容性，降低電解質(zhì)和極片之間的界面阻抗，提升電池的快速充放電性能，還要不斷改善電池的安全性能，降低電池的成本，還應(yīng)加強(qiáng)交流，特別是企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)之間的交流，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作，促進(jìn)我國在無機(jī)固態(tài)電池的發(fā)展。

作者簡介：

李改，出生年月：19870426，性別：男，民族：漢，籍貫：湖北省武漢市，當(dāng)前職務(wù)：審查員，當(dāng)前職稱：初級(jí)，學(xué)歷：研究生，研究方向：電化學(xué).