中國粉體網(wǎng)訊 專利是反映技術發(fā)展現(xiàn)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(tài)鋰電池的專利分析研究還較少。中國粉體網(wǎng)小編通過學習固態(tài)鋰電池國內(nèi)外專利分析研究文獻,以期了解這一領域的技術發(fā)展方向。
1、全固態(tài)鋰電池整體的國內(nèi)外專利分析
王琳等在德溫特數(shù)據(jù)庫檢索近20年全固態(tài)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(shù)量隨年份變化點線圖
(來源:王琳等:全固態(tài)鋰電池專利申請現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析)
在全固態(tài)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(tài)鋰電池方面,投入了大量研發(fā)精力,豐田公司推出了原型固態(tài)鋰離子電池,正極、負極和固體電解質(zhì)層分別采用鈷酸鋰、石墨和硫化物類電解質(zhì),開發(fā)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(xiàn)商業(yè)化應用,到2025年得到實質(zhì)性改善。
日本出光興產(chǎn)在2010年實現(xiàn)試產(chǎn)層壓型全固體鋰離子二次電池,采用全固態(tài)硫化物固體電解質(zhì)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(yè)株式會社和日立造船株式會社等企業(yè)也都積極在全固態(tài)鋰電池方面開展研發(fā)和專利的布局。
全固態(tài)鋰電池國際專利方面的主要申請人
(來源:王琳等:全固態(tài)鋰電池專利申請現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析)
王琳等通過統(tǒng)計國際全固態(tài)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(zhì),占總數(shù)的43.55%。
全固態(tài)鋰電池國際申請專利的技術領域分布
(來源:王琳等:全固態(tài)鋰電池專利申請現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析)
國內(nèi)專利申請數(shù)量隨年份變化點線圖
(來源:王琳等:全固態(tài)鋰電池專利申請現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析)
全固態(tài)鋰電池國內(nèi)申請專利的技術領域分布
(來源:王琳等:全固態(tài)鋰電池專利申請現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析)
全固態(tài)鋰電池國內(nèi)專利的主要申請人
(來源:王琳等:全固態(tài)鋰電池專利申請現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析)
芮雯奕等采用德溫特創(chuàng)新在線數(shù)據(jù)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(tài)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(zhì)只有無機固態(tài)材料的非水電解質(zhì)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(zhì)只有高分子有機材料的非水電解質(zhì)二次蓄電池),占20.0%。
固態(tài)鋰電池技術分布
(來源:芮雯奕等:固態(tài)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(zhì)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(zhì)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(tài)電解質(zhì)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(tài)鋰電池發(fā)展的重點技術發(fā)展方向。
固態(tài)鋰電池專利技術申請趨勢
(來源:芮雯奕等:固態(tài)鋰電池全球專利分析)
2、無機固態(tài)鋰電池的專利分析
張波等以無機固態(tài)鋰電池專利技術相關專利為研究對象,其國際分析數(shù)據(jù)主要來源于美國湯森路透科技集團(Thomson Reuters)的德溫特創(chuàng)新索引(Derwent InnovationsIndex,DII)數(shù)據(jù)庫,檢索時間為2016年7月7日;國內(nèi)分析數(shù)據(jù)主要來源于中國科學院專利在線分析系統(tǒng),檢索時間為2016年7月11日。
在無機固態(tài)鋰電池技術專利申請的技術布局方面,張波等統(tǒng)計了無機固態(tài)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(zhì)材料研究為主。
無機固態(tài)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(tài)鋰電池專利分析)
無機固態(tài)鋰電池專利主要申請人
(來源:張波等:無機固態(tài)鋰電池專利分析)
張波等通過對檢索到無機固態(tài)鋰電池的專利進行技術領域標引發(fā)現(xiàn),目前總體對硫化物體系電解質(zhì)的研究相對較多,氧化物體系電解質(zhì)的研究次之。在氧化物體系電解質(zhì)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(tài)電解質(zhì)類型
(來源:張波等:無機固態(tài)鋰電池專利分析)
3、全固態(tài)聚合物鋰電池的專利分析
張建軍等統(tǒng)計了全固態(tài)聚合物電解質(zhì)所涉及的專利數(shù)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(fā)展較快。
全球全固態(tài)聚合物電解質(zhì)專利申請量排名前18位的專利權人當中,前4名的專利數(shù)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(yè),可見日本、韓國在全固態(tài)聚合物電解質(zhì)這一領域處于國際領先態(tài)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(shù)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(jù)8席,它們分別是:豐田汽車公司、日立公司、日產(chǎn)汽車公司、三洋電子、東芝電池公司、日本大創(chuàng)公司、松下集團以及索尼集團。此外,韓國占據(jù)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(shù)量的前2名。
主要專利權人情況
(來源:張建軍等:全固態(tài)聚合物鋰電池的科研進展、挑戰(zhàn)與展望)
小結
參考資料:
王琳等:全固態(tài)鋰電池專利申請現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析;電源技術
芮雯奕等:固態(tài)鋰電池全球專利分析;電池
張波等:無機固態(tài)鋰電池專利分析;儲能科學與技術
張建軍等:全固態(tài)聚合物鋰電池的科研進展、挑戰(zhàn)與展望;儲能科學與技術
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