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        鋰離子電池正極材料發(fā)展淺析

        2019-08-26 01:19:36陳盛
        山東工業(yè)技術(shù) 2019年23期
        關(guān)鍵詞:鋰離子電池專利分析

        陳盛

        摘 要:本文基于鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、尖晶石錳酸鋰、三元正極材料四種主要鋰離子電池正極材料進(jìn)行了分領(lǐng)域分析,全球、中國(guó)專利申請(qǐng)變化趨勢(shì)分析。

        關(guān)鍵詞:鋰離子電池;正極材料;專利分析

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.024

        鋰離子電池具有比能量高、低自放電、循環(huán)性能好、無記憶效應(yīng)和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),是目前最具發(fā)展前景的高效二次電池和發(fā)展最快的化學(xué)儲(chǔ)能電源[1-3]。本文基于鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、尖晶石錳酸鋰、三元正極材料四種主要鋰離子電池正極材料進(jìn)行了分領(lǐng)域分析,全球、中國(guó)專利申請(qǐng)變化趨勢(shì)分析。申請(qǐng)總量為17281項(xiàng),專利數(shù)據(jù)來自DWPI數(shù)據(jù)庫(kù)。

        1 全球?qū)@暾?qǐng)區(qū)域分析

        在全球申請(qǐng)中,來自中國(guó)的申請(qǐng)最多,申請(qǐng)量為6550項(xiàng),占申請(qǐng)總量的38%;來自日本、美國(guó)、韓國(guó)和歐洲的申請(qǐng)分別為4334項(xiàng)、2786項(xiàng)、2065項(xiàng)、674項(xiàng),比例依次為25%、16%、12%、4%,以及其他國(guó)家的占比為5%。1997年以前各國(guó)申請(qǐng)量均較少,隨后在1998-2007年,各國(guó)的申請(qǐng)量開始穩(wěn)定增長(zhǎng),從2008年至今,申請(qǐng)量均出現(xiàn)了再一次的增長(zhǎng),中國(guó)的申請(qǐng)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。

        2 全球?qū)@暾?qǐng)技術(shù)分析

        從圖1中可以看出,在1994年以前,鈷酸鋰的申請(qǐng)量占微弱優(yōu)勢(shì);在1995-2000年,錳酸鋰的申請(qǐng)量占優(yōu);隨后在2001-2006年,鈷酸鋰和錳酸鋰的申請(qǐng)量并重并保持穩(wěn)定,磷酸鐵鋰和三元材料則緩慢增加;從2007年開始,磷酸鐵鋰首先爆發(fā),在2007-2011年其申請(qǐng)量處于領(lǐng)先;在2012-2015年,磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰的申請(qǐng)量出現(xiàn)一定的下降,但三元材料繼續(xù)增長(zhǎng)并拉開差距;發(fā)展至今,三元材料一直處于領(lǐng)先地位,這代表了在鋰離子電池技術(shù)中三元材料已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)上的重點(diǎn)。

        具體而言,在尖晶石錳酸鋰和三元材料領(lǐng)域,日本優(yōu)勢(shì)明顯;中國(guó)則在磷酸鐵鋰領(lǐng)域處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì),其次在三元材料也具有一定的優(yōu)勢(shì)。韓國(guó)申請(qǐng)量則主要集中在三元材料中,其中又以LG和三星為首,其在三元材料中的專利儲(chǔ)備優(yōu)勢(shì)明顯。美國(guó)則在三元材料、磷酸鐵鋰、尖晶石錳酸鋰、鈷酸鋰的申請(qǐng)量均勻。

        3 全球?qū)@暾?qǐng)人分析

        從圖2中可以看出,該領(lǐng)域全球排名前20的申請(qǐng)人主要集中在日、韓、中三國(guó),其中,日本申請(qǐng)人占據(jù)10席,說明日本在該領(lǐng)域具有絕對(duì)的整體優(yōu)勢(shì),松下、豐田、東芝、日立、索尼、三菱等公司均處于申請(qǐng)量前10位。韓國(guó)申請(qǐng)人僅占據(jù)2席,但LG和三星的申請(qǐng)總量分別以962項(xiàng)以及688項(xiàng)分別位于第一位和第二位,且LG和三星在近三年2014-2016的申請(qǐng)量活躍度也很高,也分別處于第一、二位,為225、192項(xiàng),LG和三星在該領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。雖然在前20名中中國(guó)占有7席,但是僅以中國(guó)科學(xué)院271項(xiàng)以及比亞迪206項(xiàng)分別位于申請(qǐng)量的第8位和第10位。通過近三年申請(qǐng)量(2014-2016年)可以看出,除了LG和三星還保持著高申請(qǐng)量,豐田、東芝、日立、住友等公司也保持著較高的申請(qǐng)量,中國(guó)以中國(guó)科學(xué)院和東莞新能源保持較高申請(qǐng)量,而比亞迪有所下降;還可注意到,國(guó)軒高科近三年的申請(qǐng)大幅增加。

        從前20名申請(qǐng)人的活躍度指數(shù)(2014-2016年平均申請(qǐng)量與近十年平均申請(qǐng)量百分比)看出,活躍度最高的是中國(guó)公司國(guó)軒高科,其次是日產(chǎn)和住友,均為日本企業(yè)。LG和三星也維持了相當(dāng)高的活躍度,分別為0.90和1.25。豐田、東芝、日立、索尼等日本企業(yè)活躍度為1.24、1.38、1.31、1.28,顯示上述企業(yè)在近幾年專利申請(qǐng)呈擴(kuò)張趨勢(shì)。中國(guó)申請(qǐng)人中國(guó)科學(xué)院、比亞迪、東莞新能源、中南大學(xué)以及比克電池也均維持了不錯(cuò)的活躍度,分別為1.30、1.10、1.24、1.33、1.15。總體而言,全球鋰離子電池正極材料技術(shù)的研發(fā)活躍度相對(duì)較高,主要原因之一在于新能源汽車的快速發(fā)展導(dǎo)致的動(dòng)力電池的需求持續(xù)增加。

        從專利度和特征度進(jìn)行分析,排名前20的申請(qǐng)人專利度并沒有明顯的趨勢(shì),但一般而言,LG、三星、松下、豐田、東芝、日立、索尼等外國(guó)大企業(yè)的專利度較國(guó)內(nèi)企事業(yè)單位還是稍高的;但是,LG、三星、松下、豐田、東芝、日立、索尼的特征度一般在15以下,體現(xiàn)出上述申請(qǐng)人申請(qǐng)的專利限制較小,保護(hù)范圍較大,和國(guó)內(nèi)中國(guó)科學(xué)院、比亞迪、東莞新能源、國(guó)軒高科、中南大學(xué)的特征度相比,優(yōu)勢(shì)明顯。國(guó)外企業(yè)專利的保護(hù)范圍更大,具有更高的專利價(jià)值。

        參考文獻(xiàn):

        [1]翟彥武,張繼成,趙虎,胡中波,劉向峰.鋰離子電池三元層狀氧化物正極材料的研究進(jìn)展[J].工程研究——跨學(xué)科視野中的工程,2017,9(06).

        [2]劉磊,包珊珊,何歡,孫文仙,岳波,李峻峰,鋰離子電池富鎳三元正極材料研究進(jìn)展[J].電子元件與材料,2017(12).

        [3]劉祥歡,莊衛(wèi)東,彭敏,王振堯,盧世剛.鋰離子電池富鋰錳基正極材料的研究進(jìn)展[J].稀有金屬,2017,41(05).

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