鋰離子電池凝膠聚合物電解質發展狀況

余志敏,蘇　佳（國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心,江蘇　蘇州　215000）

鋰離子電池凝膠聚合物電解質發展狀況

余志敏,蘇佳
（國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心,江蘇蘇州215000）

摘要：本文以CNABS和VEN數據庫中的檢索結果為樣本，對鋰離子電池聚合物電解質在國內外的研究狀況進行了簡單的統計分析，尤其是凝膠聚合物電解質的研究狀況，以及主要國家，主要申請人在凝膠聚合物領域的研究水平和專利申請狀況。

關鍵詞：鋰離子電池;聚合物;凝膠;電解質

0　引言

目前市場上鋰離子電池電解質材料的主流產品還是有機液體電解質材料，但是有機液態電解質容易發生泄漏和氣脹等問題從而容易引發爆炸，導致了一系列的安全問題。聚合物電解質的應用，使鋰離子電池具有更高的安全性和能量密度，使電池可以靈活設計，避免了電池的電解液的漏液問題，具有優良性能，如高比能量，寬化學窗口，無記憶效應等。

1　鋰離子電池凝膠聚合物電解質的專利狀況分析

1.1相關專利申請分析

自從1994年Bellcore公司宣布將凝膠聚合物電解質應用于聚合物鋰離子電池以來，其發展非常迅速[1-2]。圖1是凝膠聚合物電解質在全國和全球的專利申請量的趨勢圖，從圖1可以看出，在2000年左右受到青睞，申請量大增，從2003年以后申請量變少，不過從2011年開始又有變多的趨勢。

圖1　凝膠電解質在全國和全球的專利申請量趨勢圖

1.2申請人分布狀況分析

圖2為鋰離子電池凝膠電解質不同國家專利申請量比例圖，從圖2來看，聚合物凝膠電解質的專利申請主要分布在日本，占比45.9%，基本占到了全球申請數量的一半，中國和美國的申請量其次，分別占18.8%和19.5%，韓國稍少，占到12.9%。

圖2　鋰離子電池凝膠電解質不同國家專利申請比例

1.2.1全球主要申請人分布

圖3是全球凝膠電解質專利申請的十大申請人，可以看出，關于凝膠電解質的專利基本都被索尼，三洋，日產等公司壟斷。

1.2.2國內海洋王照明科技股份有限公司在鋰離子電池凝膠電解質方面的研究

海洋王照明科技股份有限公司是在2010年開始有關于凝膠電解質的專利申請，不過最初是用于染料敏化太陽能電池（CN102468055A），直到2012年才開始有關于PEO凝膠電解質在超級電容器中的專利申請（CN103387678A），隨后應用于鋰離子電池，并在2012年針對提高PEO電解質的電導率連續申請了一系列專利（CN103456995A，CN103456986A，CN103456987A，CN103456989A，CN103456990A），以及PMMA的相關專利（CN103456988A，CN103450498A）和PVDF基凝膠電解質的相關專利（CN103456909），此后一直致力于改進制備方法從而改善凝膠電解質的整體性能方面的研究，主要是改善其電導率

（CN103579670A，CN103579671A，CN103682421A，CN103682423A）。后來為了提高凝膠聚合物電解質的電導率和機械強度，對其進行改性，包括共混，共聚，交聯等化學方法（CN103811810A，CN103840195A CN 103840196A，CN103840109A），以及造孔等物理方法（CN103840200A，CN 103840201A，CN 103840202A）。

圖3　全球凝膠電解質專利申請十大申請人

2　結語

鋰離子電池用聚合物凝膠電解質的種類繁多，近年來凝膠電解質體系也取得了長足的進步，在新的制備方法、新的復合體系等方面不斷取得進步，有些研究工作在鋰離子二次電池中的應用也已經取得良好的應用結果。現有的制備方法往往過于復雜，成本較高，凝膠聚合物膜產品性能一致性還不能達到令人滿意的程度，在改性的過程中也是常常顧此失彼，在大規模以及穩定應用上打擊了研究人員的信心。凝膠電解質相對于液體電解液有著不可比擬的優點，隨著在電子產品小型化，儲能器件高能化以及操作安全性要求越來越高的趨勢下，凝膠電解質必然會重新進入大家的視野，也必然會不斷涌現新的成果。

參考文獻：

[1]A.Manue l Stephan，Yuria Saito，Ionic conductivity and diffusion coefficient studies of PVDF-HFP polymer electrolytes prepared using phase inversion technique,Solid state ionics[J].2002,148(3-4):475-481.

[2]J.M .Song,H. R.Kang,S W.Kim,W.M.Lee and H.T.Kim,Electrochemical characteristics of phase-separated polymer electrolyte based on poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropane) and ethylene carbonate,E lectroch im. Acta[J],2003,48,(10):1339-1346.

作者簡介：余志敏（1987—），女，研究實習員，專利審查員。