中國粉體網訊 專利是反映技術發展現狀和趨勢的重要信息來源,當前針對鋰離子電池、燃料電池和空氣電池等專利分析較多,但針對固態鋰電池的專利分析研究還較少。中國粉體網小編通過學習固態鋰電池國內外專利分析研究文獻,以期了解這一領域的技術發展方向。
1、全固態鋰電池整體的國內外專利分析
王琳等在德溫特數據庫檢索近20年全固態鋰電池的專利申請量,檢索時間:2015-12-26,共檢索出:1082件專利(包括同族專利)。
國際專利申請數量隨年份變化點線圖
(來源:王琳等:全固態鋰電池專利申請現狀及發展趨勢分析)
在全固態鋰電池領域專利申請量排名前10位的申請人中,豐田株式會社在全固態鋰電池方面,投入了大量研發精力,豐田公司推出了原型固態鋰離子電池,正極、負極和固體電解質層分別采用鈷酸鋰、石墨和硫化物類電解質,開發的電池組平均電壓為14.40 V,充電后輸出電壓高達16.26 V,并表示,這種電池大約在2020年實現商業化應用,到2025年得到實質性改善。
日本出光興產在2010年實現試產層壓型全固體鋰離子二次電池,采用全固態硫化物固體電解質材料,輸出電壓為14~16 V,比能量達到200Wh/kg。而日本的村田株式會社、住友電氣工業株式會社和日立造船株式會社等企業也都積極在全固態鋰電池方面開展研發和專利的布局。
全固態鋰電池國際專利方面的主要申請人
(來源:王琳等:全固態鋰電池專利申請現狀及發展趨勢分析)
王琳等通過統計國際全固態鋰電池方面專利申請的分類號分布情況,分析得出該方向的專利申請主要涉及如下技術:申請量最多的技術領域為固體電解質,占總數的43.55%。
全固態鋰電池國際申請專利的技術領域分布
(來源:王琳等:全固態鋰電池專利申請現狀及發展趨勢分析)
國內專利申請數量隨年份變化點線圖
(來源:王琳等:全固態鋰電池專利申請現狀及發展趨勢分析)
全固態鋰電池國內申請專利的技術領域分布
(來源:王琳等:全固態鋰電池專利申請現狀及發展趨勢分析)
全固態鋰電池國內專利的主要申請人
(來源:王琳等:全固態鋰電池專利申請現狀及發展趨勢分析)
芮雯奕等采用德溫特創新在線數據庫(DI),檢索截至2018年7月12日,檢索范圍為DI全球專利,分析得出:固態鋰電池技術分布從同族專利的IPC技術布局看,33.9%的專利集中于H01M10/0562(電解質只有無機固態材料的非水電解質二次蓄電池),其次是H01M10/052(鋰二次蓄電池),占28.5%,第三位的是H01M10/0565(電解質只有高分子有機材料的非水電解質二次蓄電池),占20.0%。
固態鋰電池技術分布
(來源:芮雯奕等:固態鋰電池全球專利分析)
從技術時間變化看,H01M10/0562、H01M10/052、H01M10/0525、H01M4/62(在活性物質中非活性材料成分的選擇的電極)、H01M10/0585(只具有板條結構元件構造的非水電解質二次蓄電池)同族專利增長較快,如H01M10/0562年平均增長13.0%。芮雯奕等由此認為,無機固態電解質材料、鋰離子二次電池、非活性材料成分的電極及電池結構是固態鋰電池發展的重點技術發展方向。
固態鋰電池專利技術申請趨勢
(來源:芮雯奕等:固態鋰電池全球專利分析)
2、無機固態鋰電池的專利分析
張波等以無機固態鋰電池專利技術相關專利為研究對象,其國際分析數據主要來源于美國湯森路透科技集團(Thomson Reuters)的德溫特創新索引(Derwent InnovationsIndex,DII)數據庫,檢索時間為2016年7月7日;國內分析數據主要來源于中國科學院專利在線分析系統,檢索時間為2016年7月11日。
在無機固態鋰電池技術專利申請的技術布局方面,張波等統計了無機固態鋰電池專利申請位居前10位的技術領域,從中可以看出H01M—010/0562領域的申請量位居首位,主要以固體電解質材料研究為主。
無機固態鋰電池專利申請量居前10位的技術領域
(來源:張波等:無機固態鋰電池專利分析)
無機固態鋰電池專利主要申請人
(來源:張波等:無機固態鋰電池專利分析)
張波等通過對檢索到無機固態鋰電池的專利進行技術領域標引發現,目前總體對硫化物體系電解質的研究相對較多,氧化物體系電解質的研究次之。在氧化物體系電解質研究中,研究熱點相對集中在石榴石型結構、NASICON型結構、鈣鈦礦型結構等。
主要無機固態電解質類型
(來源:張波等:無機固態鋰電池專利分析)
3、全固態聚合物鋰電池的專利分析
張建軍等統計了全固態聚合物電解質所涉及的專利數量共有1228件(到2017年底)。從近幾年的技術熱點來看,搖椅式電池相關的專利近三年(2015—2017年)的專利申請量達到其專利總量的36.51%,表明該技術領域的發展較快。
全球全固態聚合物電解質專利申請量排名前18位的專利權人當中,前4名的專利數量較多,均達到了30件。前10名專利權人全部來自日本與韓國,并且都為全球知名企業,可見日本、韓國在全固態聚合物電解質這一領域處于國際領先態勢。
中國科學院青島生物能源與過程研究所、中南大學在該領域的專利數量進入全球前18名,分別排第11名與18名。在前10名專利權人機構中,日本的專利權人最多,占據8席,它們分別是:豐田汽車公司、日立公司、日產汽車公司、三洋電子、東芝電池公司、日本大創公司、松下集團以及索尼集團。此外,韓國占據2席,分別是三星電子公司與LG化學公司,并且包攬該領域專利數量的前2名。
主要專利權人情況
(來源:張建軍等:全固態聚合物鋰電池的科研進展、挑戰與展望)
小結
參考資料:
王琳等:全固態鋰電池專利申請現狀及發展趨勢分析;電源技術
芮雯奕等:固態鋰電池全球專利分析;電池
張波等:無機固態鋰電池專利分析;儲能科學與技術
張建軍等:全固態聚合物鋰電池的科研進展、挑戰與展望;儲能科學與技術
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