【原创文章】无机固态锂电池专利分析

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利用德温特数据库和中国科学院专利在线分析系统，通过对无机固态锂电...



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利用德温特数据库和中国科学院专利在线分析系统，通过对无机固态锂电池技术领域的专利进行分析，揭示该技术领域当前的专利活动特点，为我国在该领域的科技创新和产业化提供参考。本文主要针对无机固态锂电池专利的年度分布、研发布局、国家和地区分布、重要申请人等开展分析，并对近年来我国受理的无机固态锂电池的专利开展了重点分析。张  波 等（中国科学院青岛生物能源与过程研究所）由于具有安全性高、循环寿命长、能量密度高等特点，固态锂电池在高安全化学电源领域具有非常好的应用前景。目前，锂离子固体电解质材料是固态锂电池的核心，主要包括聚合物固体电解质和无机固体电解质两类[1]。其中，无机固体电解质材料具有机械强度高，不含易燃、易挥发成分，不存在漏液，抗温度性能好等特点；同时，无机材料处理容易实现大规模制备以满足大尺寸电池的需要，还可以制备成薄膜，易于将锂电池小型化，而且由无机材料组装的薄膜无机固体电解质锂电池具有超长的储存寿命和循环性能，是各类微型电子产品电源的最佳选择[2]。

无机固体电解质材料主要可分为氧化物体系和硫化物体系两类[1]。其中，氧化物固态电解质按照物质结构可以分为晶态和玻璃态（非晶态）两类，晶态电解质包括钙钛矿型结构、NASICON型结构、LISICON 型结构和石榴石型结构等，玻璃态氧化物电解质的研究热点是用在薄膜电池用的LiPON型电解质[3]。与O2-相比较，S2-的半径大且极化作用强，用硫替换氧化物晶态电解质中的氧，一方面可以起到增加晶胞体积、扩大Li+传输通道尺寸的作用；另一方面，弱化了骨架对Li+的吸引和束缚，增大可移动载流子Li+的浓度。因此，与氧化物电解质相比，硫化物固态电解质表现出了更高的离子电导率。不论是晶态还是玻璃态的硫化物固态电解质，都具有非常好的应用前景。其中，最为典型的硫化物晶态固体电解质是thio-LISICON；硫化物玻璃态电解质通常由P2S5、SiS2、B2S3等网络形成体以及网络改性体Li2S组成，体系包括Li2S-P2S5、Li2S-SiS2、Li2S-B2S3，组成变化范围宽，室温离子电导率高，可达10-4～10-2 S/cm，同时具有热稳定性高、安全性能好、电化学稳定、窗口宽的特点，在高功率以及高低温固态电池方面优势突出，是极具潜力的固态电池电解质材料[4]。

本文以无机固态锂电池专利技术相关专利为研究对象，旨在通过对该技术领域的专利分析，揭示该领域当前的专利活动特点，为我国在该领域的科技创新和产业化提供参考。本文的国际分析数据主要来源于美国汤森路透科技集团（Thomson Reuters）的德温特创新索引（Derwent Innovations Index，DII）数据库，检索时间为2016年7月7日；国内分析数据主要来源于中国科学院专利在线分析系统，检索时间为2016年7月11日。本次分析工具主要采用美国Thomson公司开发的TDA（Thomson Data Analyzer）和美国微软公司的Microsoft Excel等。1  无机固态锂电池专利整体态势分析

1.1  无机固态锂电池技术专利的时序分布

1.2  无机固态锂电池技术专利申请的技术布局

1.3  无机固态锂电池技术专利的国家分布

1.3.1  最早优先权国家/地区分析

1.3.2  主要国家/地区专利年度分布

1.3.3  主要国家/地区专利的全球布局

1.3.4  主要国家/地区专利申请活跃度分析

1.3.5  主要国家/地区的技术布局

1.4  无机固态锂电池技术专利申请人分析

1.4.1  主要申请人分析

1.4.2  主要申请人专利申请保护区域分布

1.4.3  主要申请人的技术布局

1.5  主要技术领域分析

1.6  高被引专利技术分析

2  无机固态锂电池中国专利重点分析

2.1  中国受理的专利年度分布分析

2.2  中国受理专利的来源地分析

2.3  中国受理专利的法律状态分析

2.4  技术布局

3  结论与建议

通过对无机固态锂电池技术相关专利的分析发现，近年来全球无机固态锂电池专利申请数量总体呈上升的趋势。日本、韩国、中国和美国等4个国家是无机固态锂电池技术开发和布局的优势国家，其中日本的专利申请和布局占据绝对优势。韩国、美国、中国和日本申请的专利海外布局较多。从申请活跃度上看，近3年韩国的专利申请活动最为频繁，其后依次为中国、日本和美国。在专利申请量排名前11位的申请人中，日本机构占据绝对优势，大部分机构的专利表现出了较好的对外保护倾向。从总体技术领域来看，目前对硫化物体系电解质的研究相对较多。

从我国受理的相关专利来看，近年来专利申请量总体保持增长的趋势，日本机构在我国的专利申请占据主导，我国需要尽快打破日本专利在我国的优势布局。中国受理的无机固态锂电池专利以审中专利占据主导，说明较多的专利申请集中在近几年。

当前，随着全球电动汽车产业的迅猛发展，引发对电池安全性能的持续关注，我国应抓住这一历史机遇，大力开展无机固态锂电池研发工作，重点研发高性能无机固态电解质，以提高电解质的离子电导率，提高电解质与电极的相容性，减少与电极的界面阻抗等，同时要不断改善电池安全性能，此外应加强在无机固态锂电池领域的国内外科研合作，特别是研发机构与企业的合作，促进产学研合作，加快技术转移转化的进程。

文章来源

张 波，崔光磊，刘志宏，张 舒，陈 骁. 无机固态锂电池专利分析[J]. 储能科学与技术, 2017, 6(2): 307-315.

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