鋰離子電池正極材料發(fā)展淺析

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行了分領域分析，全球、中國專利申請變化趨勢分析。

關鍵詞：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、無記憶效應和綠色環(huán)保等優(yōu)點，是目前最具發(fā)展前景的高效二次電池和發(fā)展最快的化學儲能電源[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行了分領域分析，全球、中國專利申請變化趨勢分析。申請總量為17281項，專利數(shù)據(jù)來自DWPI數(shù)據(jù)庫。

1 全球?qū)＠暾垍^(qū)域分析

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

2 全球?qū)＠暾埣夹g(shù)分析

從圖1中可以看出，在1994年以前，鈷酸鋰的申請量占微弱優(yōu)勢;在1995-2000年，錳酸鋰的申請量占優(yōu);隨后在2001-2006年，鈷酸鋰和錳酸鋰的申請量并重并保持穩(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年其申請量處于領先;在2012-2015年，磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰的申請量出現(xiàn)一定的下降，但三元材料繼續(xù)增長并拉開差距;發(fā)展至今，三元材料一直處于領先地位，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。

具體而言，在尖晶石錳酸鋰和三元材料領域，日本優(yōu)勢明顯;中國則在磷酸鐵鋰領域處于絕對優(yōu)勢，其次在三元材料也具有一定的優(yōu)勢。韓國申請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備優(yōu)勢明顯。美國則在三元材料、磷酸鐵鋰、尖晶石錳酸鋰、鈷酸鋰的申請量均勻。

3 全球?qū)＠暾埲朔治?/p>

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

從前20名申請人的活躍度指數(shù)（2014-2016年平均申請量與近十年平均申請量百分比）看出，活躍度最高的是中國公司國軒高科，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)在近幾年專利申請呈擴張趨勢。中國申請人中國科學院、比亞迪、東莞新能源、中南大學以及比克電池也均維持了不錯的活躍度，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)活躍度相對較高，主要原因之一在于新能源汽車的快速發(fā)展導致的動力電池的需求持續(xù)增加。

從專利度和特征度進行分析，排名前20的申請人專利度并沒有明顯的趨勢，但一般而言，LG、三星、松下、豐田、東芝、日立、索尼等外國大企業(yè)的專利度較國內(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)出上述申請人申請的專利限制較小，保護范圍較大，和國內(nèi)中國科學院、比亞迪、東莞新能源、國軒高科、中南大學的特征度相比，優(yōu)勢明顯。國外企業(yè)專利的保護范圍更大，具有更高的專利價值。

參考文獻：

[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展[J].工程研究——跨學科視野中的工程，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展[J].稀有金屬，2017，41（05）.