鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1324次 | 2019年04月24日
分析:鋰離子電池電解液專(zhuān)利技術(shù)
隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品和新能源汽車(chē)的發(fā)展,鋰離子電池越來(lái)越受到各國(guó)的重視。電解液作為鋰離子電池的重要組成部分,其材料的選擇和性能的好壞,將直接影響鋰離子電池的電化學(xué)性能、安全性能以及壽命等。為了解鋰離子電池電解液專(zhuān)利技術(shù)在世界范圍以及中國(guó)的發(fā)展和分布,通過(guò)在德溫特世界專(zhuān)利索引數(shù)據(jù)庫(kù)(DWPI)和中國(guó)專(zhuān)利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)(CNABS)的檢索,分別從申請(qǐng)趨勢(shì)、技術(shù)主題分布和重要申請(qǐng)人的角度,對(duì)該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。結(jié)果表明,日本在鋰離子電池電解液領(lǐng)域具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),韓國(guó)僅隨其后,我國(guó)次之。
從專(zhuān)利數(shù)量來(lái)看,我國(guó)已與發(fā)達(dá)國(guó)家接近,但基礎(chǔ)和核心專(zhuān)利欠缺,導(dǎo)致其實(shí)際上仍處于落后的地位;在各技術(shù)主題方面,電解質(zhì)鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑已形成固有格局,新型產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)以及混合搭配使用成為企業(yè)的突圍之道;我國(guó)國(guó)內(nèi)重要申請(qǐng)人中,行業(yè)技術(shù)分散,缺乏龍頭企業(yè),同時(shí),企業(yè)和高校并存,產(chǎn)學(xué)研一體化成為發(fā)展的另一契機(jī)?;谝陨戏治?,對(duì)我國(guó)今后在鋰離子電池電解液領(lǐng)域的專(zhuān)利技術(shù)發(fā)展和布局提出建議。
電解液作為正、負(fù)極之間鋰離子傳導(dǎo)的載體,對(duì)鋰離子電池的循環(huán)性能、比容量、安全性能以及壽命等有著重要的影響。相比于液體電解液,固體電解液由于存在諸如離子電導(dǎo)率低、力學(xué)性能差和生產(chǎn)成本高等問(wèn)題,使其在推廣應(yīng)用方面存在不足。因而,目前在各種商用鋰離子電池系統(tǒng)中,有機(jī)液體電解液仍為市場(chǎng)主要的電解液材料。
有機(jī)液體電解液一般由三部分組成:電解質(zhì)鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑。電解質(zhì)鋰鹽不僅是電解液中鋰離子的提供者,其陰離子也是決定電解液性能的重要因素,目前商用的電解質(zhì)鋰鹽主要為L(zhǎng)iPF6;有機(jī)溶劑是電解液的主體成分,溶劑的許多性能參數(shù)都與電解液的性能密切相關(guān),用于鋰離子電池的有機(jī)溶劑主要有碳酸酯類(lèi)、醚類(lèi)和羧酸酯類(lèi);添加劑作為電解液中非必要成分,添加少量便能有效提升和改善電池性能,起到事半功倍的效果。
為了解鋰離子電池電解液專(zhuān)利技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)以及技術(shù)分布,本文基于德溫特世界專(zhuān)利索引數(shù)據(jù)庫(kù)(DWPI)和中國(guó)專(zhuān)利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)(CNABS),對(duì)該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利情況進(jìn)行檢索和統(tǒng)計(jì),并對(duì)該領(lǐng)域重要申請(qǐng)人的專(zhuān)利布局進(jìn)行了分析,以期為我國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)人在該領(lǐng)域的專(zhuān)利布局提供參考。
全球鋰離子電池電解液專(zhuān)利分析
本文使用國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利檢索與服務(wù)系統(tǒng),截止到檢索日期(2016年3月18日),經(jīng)數(shù)據(jù)標(biāo)引后,得到全球范圍內(nèi)的鋰離子電池電解液技術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)公開(kāi)的專(zhuān)利申請(qǐng)總量為4561件。其中,申請(qǐng)量以“件”為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì),同族專(zhuān)利作為一項(xiàng)申請(qǐng)計(jì)入申請(qǐng)人的總申請(qǐng)量中。
1.1全球?qū)@暾?qǐng)趨勢(shì)
圖1為全球電解液技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)量隨著年份變化的趨勢(shì)圖。自1991年日本索尼公司推出第一塊商品化鋰離子電池以來(lái),鋰離子電池的發(fā)展非常迅速。與其它充電電池相比,鋰離子電池由于具有工作電壓高、比能量高、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),迅速成為國(guó)際電化學(xué)研究的熱點(diǎn)之一,而電解液作為鋰離子電池的重要組成部分,其專(zhuān)利申請(qǐng)量在1992年開(kāi)始至2000年間迎來(lái)了第一個(gè)快速增長(zhǎng)期。
圖1全球電解液專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)
隨后至2001年,申請(qǐng)量出現(xiàn)一個(gè)短暫的下滑,這與1999年聚合物鋰離子電池開(kāi)始商品化有關(guān),由于用聚合物電解質(zhì)代替了液體電解液,安全性、薄型化和輕量化等優(yōu)點(diǎn)突出,漸入廣大企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)的視野,因而分擔(dān)了部分研發(fā)投入,受其影響,電解液的研發(fā)和專(zhuān)利申請(qǐng)量一度陷入低迷。然而聚合物鋰離子電池的成本偏高等問(wèn)題始終存在,加之手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品的迅速增長(zhǎng),在2001—2008年,電解液的專(zhuān)利申請(qǐng)量再次崛起,出現(xiàn)第二個(gè)快速增長(zhǎng)期。
其后受金融危機(jī)的影響,申請(qǐng)量下滑,而后從2009年至2013年,一些國(guó)家和地區(qū)政府(如中國(guó)、日本)出臺(tái)的一系列關(guān)于新能源汽車(chē)的利好政策,使得全球新能源汽車(chē)迅速興起,以及近幾年消費(fèi)電子產(chǎn)品和儲(chǔ)能等市場(chǎng)的快速發(fā)展,申請(qǐng)量出現(xiàn)井噴式增長(zhǎng),這表明電解液相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)仍處在一個(gè)活躍期,可以預(yù)見(jiàn)后續(xù)將會(huì)出現(xiàn)更多的專(zhuān)利申請(qǐng)。
此外,綜合電解質(zhì)鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑技術(shù)主題的趨勢(shì)分布來(lái)看,有機(jī)溶劑和電解質(zhì)鋰鹽技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利年申請(qǐng)量穩(wěn)步增長(zhǎng),總體保持平穩(wěn);自1992年BESENHARD等首次將CO2用作成膜添加劑添加到電解液中,并發(fā)現(xiàn)其可以有效提升電池的循環(huán)性能之后,添加劑逐漸成為電解液研究的重點(diǎn),專(zhuān)利申請(qǐng)量一度維持在較高水平,至2008年,一直保持穩(wěn)步快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),隨后在2009—2013年間申請(qǐng)量呈井噴的狀態(tài)。相比之下,電解質(zhì)鋰鹽的專(zhuān)利申請(qǐng)量較少,一直保持小幅波動(dòng)性增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),這是由于目前商用的電解質(zhì)鋰鹽LiPF6在電導(dǎo)率、穩(wěn)定性以及對(duì)負(fù)極穩(wěn)定等方面綜合性能最好,作為電解質(zhì)鋰鹽暫時(shí)無(wú)可替代,而其它鋰鹽在商用方面遇到了瓶頸,短期內(nèi)無(wú)法突破,因而申請(qǐng)人對(duì)該領(lǐng)域的投入和專(zhuān)利布局相對(duì)較少。
1.2技術(shù)主題分析
專(zhuān)利申請(qǐng)量在一定程度上能反映出各個(gè)國(guó)家/地區(qū)對(duì)該領(lǐng)域的戰(zhàn)略部署及技術(shù)水平,為此,按照專(zhuān)利申請(qǐng)人來(lái)源國(guó)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),得到鋰離子電池電解液技術(shù)領(lǐng)域各技術(shù)主題在主要原創(chuàng)國(guó)家/地區(qū)的分布情況,結(jié)果如圖2所示??梢钥闯?,日本在電解質(zhì)鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑3個(gè)技術(shù)領(lǐng)域全面領(lǐng)先,顯示出了強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力,這與其國(guó)內(nèi)存在眾多的電解液強(qiáng)企息息相關(guān),如宇部興產(chǎn)、三菱化學(xué)、富山化學(xué)和三井化學(xué)均為世界主要的電解液供應(yīng)商,森田化工、關(guān)東電化、SUTERAKEMIFA和StellaChemifa是世界主要的六氟磷酸鋰供應(yīng)商,這些強(qiáng)企的存在,極大地提高了本土在該領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)量。據(jù)統(tǒng)計(jì),日本宇部興產(chǎn)和韓國(guó)ECOPRO兩家公司的電解液市場(chǎng)供給約占全球市場(chǎng)份額的50%。
圖2全球電解液主要原創(chuàng)地區(qū)技術(shù)主題分布
同時(shí),對(duì)比各國(guó)在各技術(shù)主題的專(zhuān)利申請(qǐng)分布情況,均是添加劑的申請(qǐng)量最高,其次為有機(jī)溶劑,電解質(zhì)鋰鹽最少,這表明各國(guó)均看好添加劑的發(fā)展前景,對(duì)其投入的研發(fā)和相應(yīng)專(zhuān)利布局較多,可以預(yù)測(cè)以后也必將是鋰離子電池電解液技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)熱點(diǎn)之一。
進(jìn)一步,為了解電解液領(lǐng)域各技術(shù)主題在全球的專(zhuān)利分布情況,對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì),得到表1,其中如一件專(zhuān)利同時(shí)涉及多個(gè)技術(shù)主題時(shí),便同時(shí)將其分入相應(yīng)的技術(shù)主題中。
表1全球電解液各技術(shù)主題專(zhuān)利統(tǒng)計(jì)表
由表1可以看出,電解質(zhì)鋰鹽中專(zhuān)利申請(qǐng)最多的為P中心原子的鋰鹽,其次為B中心原子的鋰鹽、混合鋰鹽。目前對(duì)鋰鹽的研究一方面是對(duì)LiPF6的改性;另一方面是尋找能替代LiPF6性能更好的新型鋰鹽。
P中心原子的鋰鹽可分為L(zhǎng)iPF6的無(wú)機(jī)鋰鹽和含P有機(jī)鋰鹽,調(diào)研以上專(zhuān)利不難發(fā)現(xiàn),含P有機(jī)鋰鹽占據(jù)多數(shù),這說(shuō)明在LiPF6的發(fā)展遇到瓶頸時(shí),含P有機(jī)鋰鹽成為研發(fā)側(cè)重點(diǎn),如由Merk公司研發(fā)的LiPF3(C2F5)3(簡(jiǎn)稱(chēng)LiFAP),其具有與LiPF6相當(dāng)?shù)碾妼?dǎo)率、較寬的電化學(xué)窗口和抗氧化分解性能,被認(rèn)為是最可能取代LiPF6應(yīng)用于鋰離子電池中的新型鋰鹽,然而生產(chǎn)成本較高,一直并未得到實(shí)際應(yīng)用,因而在有效降低生產(chǎn)成本后,或許有望成為新一代鋰鹽的航標(biāo)。同時(shí),值得注意的是,混合鋰鹽占據(jù)了較多申請(qǐng)量,已引起不少企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的重視,將多種鋰鹽配合使用,取長(zhǎng)補(bǔ)短,以改善電化學(xué)性能,可能將成為鋰鹽研究的另一個(gè)重要發(fā)展方向。
有機(jī)溶劑中最常用的仍為碳酸酯和醚類(lèi)溶劑,故申請(qǐng)量較高。單一的溶劑無(wú)法同時(shí)滿足電池性能所需的各種要求,因而通常是混合使用,典型的如碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二甲酯(DMC)體系、碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二乙酯(DEC)體系等。企業(yè)在固有的溶劑體系下,嘗試其它混合溶劑的開(kāi)發(fā)以及新型溶劑(如羧酸酯、腈、砜、離子液體類(lèi)溶劑)的研究將成為未來(lái)的兩個(gè)發(fā)展方向。
添加劑的功能種類(lèi)較多,可以看出,涉及提高電池安全性的添加劑申請(qǐng)量占據(jù)最多,其次為提高電導(dǎo)率、防過(guò)充和提高低溫性能等方面,三者專(zhuān)利申請(qǐng)量相差不大。目前提高電池安全性的添加劑(如含磷阻燃劑的烷基磷酸酯)、提高電導(dǎo)率的添加劑(如乙酰胺以及衍生物)、防過(guò)充添加劑(如還己基苯CHB和聯(lián)苯BP)、提高低溫性能的添加劑(如甲基乙酸酯MA)和改善SEI膜性能添加劑(如碳酸亞乙烯酯VC)均有相關(guān)專(zhuān)利研究,然而,添加劑一般是改善電池某個(gè)方面的性能,為此電解液中?;旌鲜褂脦追N添加劑達(dá)到相應(yīng)的效果,這無(wú)疑將增加成本,因而,預(yù)測(cè)未來(lái)新型多功能添加劑的研發(fā)將成為熱點(diǎn)之一。
1.3重要申請(qǐng)人分析
表2列出了全球排名前十位的申請(qǐng)人??梢钥闯?,位于前三強(qiáng)的分別為韓國(guó)的三星、LG和日本的三菱公司,申請(qǐng)量分別為308件、252件和233件。日本的索尼緊隨其后,位列第四位,申請(qǐng)量為205件。其中,日本申請(qǐng)人占據(jù)七席,足以說(shuō)明日本在該領(lǐng)域具有絕對(duì)的整體優(yōu)勢(shì);韓國(guó)申請(qǐng)人占據(jù)兩席,表明韓國(guó)在該領(lǐng)域發(fā)展相對(duì)較為集中,技術(shù)主要集中在兩家大公司手中。而中國(guó)僅有ATL公司以99件的申請(qǐng)總量位列第十,間接說(shuō)明我國(guó)在該領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)量雖多,但都較為分散,行業(yè)集中度較差,明星企業(yè)匱乏,與國(guó)外大公司相比,在該領(lǐng)域發(fā)展存在明顯不足,難以與其抗衡,應(yīng)當(dāng)引起我國(guó)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的重視。
表2全球電解液專(zhuān)利重要申請(qǐng)人排名
中國(guó)鋰離子電池電解液專(zhuān)利分析
為了解中國(guó)鋰離子電池電解液的專(zhuān)利技術(shù)發(fā)展和分布情況,本文對(duì)涉及該領(lǐng)域的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)分為國(guó)內(nèi)申請(qǐng)和國(guó)外來(lái)華申請(qǐng),在此基礎(chǔ)上,對(duì)其進(jìn)一步分析和研究。
2.1中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)
圖3為中國(guó)電解液技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)量隨年份變化的趨勢(shì)圖。從圖中可以看出,我國(guó)在該領(lǐng)域起步較晚,國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人對(duì)其投入的研發(fā)很少,申請(qǐng)量較低,可見(jiàn),在該領(lǐng)域,我國(guó)從基礎(chǔ)上已落后于它國(guó)。而后專(zhuān)利申請(qǐng)量從1997年開(kāi)始緩慢增長(zhǎng),至2002年增速加快,到2008年出現(xiàn)第一個(gè)申請(qǐng)高峰,隨后受金融危機(jī)的影響,申請(qǐng)量下行。為防止經(jīng)濟(jì)受?chē)?guó)際金融危機(jī)的影響加速下滑,國(guó)家分別于2009年和2010年出臺(tái)了《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興計(jì)劃》和《關(guān)于開(kāi)展私人購(gòu)買(mǎi)新能源汽車(chē)補(bǔ)貼的試點(diǎn)通知》,以上政策的出臺(tái)大力促進(jìn)了國(guó)內(nèi)鋰離子電池行業(yè)的發(fā)展,帶動(dòng)了電解液領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)量開(kāi)始上行,整體趨勢(shì)與全球?qū)@暾?qǐng)趨勢(shì)相近,也間接說(shuō)明我國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)拉動(dòng)全球增長(zhǎng)的作用明顯。
圖3中國(guó)電解液專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)
此外,綜合國(guó)內(nèi)和國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利申請(qǐng)量的數(shù)據(jù)可以看出,國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的研究起步較晚,從2000年才開(kāi)始在該領(lǐng)域有持續(xù)的投入,隨后國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人開(kāi)始發(fā)力,專(zhuān)利申請(qǐng)量快速增長(zhǎng),并在2011年首次超過(guò)了國(guó)外來(lái)華申請(qǐng)量,這表明國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人逐漸加強(qiáng)了對(duì)該領(lǐng)域的投入和研發(fā),專(zhuān)利保護(hù)意識(shí)提高,這也與國(guó)內(nèi)政策環(huán)境的驅(qū)動(dòng)有關(guān)。
2.2技術(shù)主題分析
為了解鋰離子電池電解液在國(guó)內(nèi)各省市的技術(shù)主題分布情況,對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果如圖4所示??梢园l(fā)現(xiàn),專(zhuān)利申請(qǐng)量位于前三強(qiáng)的依次是廣東、福建和江蘇。分析以上地區(qū),不難得出,其共同之處在于都是鋰離子電池研發(fā)主體聚集地。廣東省匯集了眾多國(guó)內(nèi)知名的鋰離子電池生產(chǎn)廠商,如比亞迪、東莞新能源、海洋王、新宙邦和廣州天賜等,這類(lèi)企業(yè)研發(fā)實(shí)力雄厚,又較為注重對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù),極大地提高了廣東省在該領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)量,同時(shí)加之該地區(qū)對(duì)發(fā)展鋰離子電池為主導(dǎo)的新能源產(chǎn)業(yè)的高度重視以及政策引導(dǎo)和環(huán)境治理所需,因而申請(qǐng)量位居第一。福建和江蘇同樣匯聚了科研能力較為突出的企業(yè)和科研院所,如福建的寧德新能源、江蘇的國(guó)泰華榮,為該省市該領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)量提供了強(qiáng)有力的支撐,故申請(qǐng)量也位居前列。
圖4國(guó)內(nèi)電解液專(zhuān)利申請(qǐng)主要省市技術(shù)主題分布
從單個(gè)地區(qū)對(duì)于不同技術(shù)分支的布局來(lái)看,各地區(qū)申請(qǐng)人都是對(duì)添加劑技術(shù)領(lǐng)域最為重視,其專(zhuān)利申請(qǐng)量也相對(duì)較多,其中,尤其在廣東、福建和江蘇等地,相比于其它技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng),添加劑技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利量位于絕對(duì)領(lǐng)先的地位,與全球地區(qū)技術(shù)主題分布情況一致。
隨著跨國(guó)經(jīng)濟(jì)體的發(fā)展以及產(chǎn)品的進(jìn)出口貿(mào)易的增長(zhǎng),促使各國(guó)申請(qǐng)人紛紛在國(guó)外進(jìn)行專(zhuān)利布局,以提高產(chǎn)品的自身競(jìng)爭(zhēng)力,搶占市場(chǎng),因而了解國(guó)外企業(yè)在華專(zhuān)利布局情況便尤為重要,為此對(duì)國(guó)外企業(yè)在華專(zhuān)利申請(qǐng)電解液技術(shù)領(lǐng)域分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果如圖5所示??梢园l(fā)現(xiàn),電解液技術(shù)領(lǐng)域中各技術(shù)分支同樣均是日本處于領(lǐng)先的地位,其次為韓國(guó)、美國(guó)和歐洲,反映出在該技術(shù)領(lǐng)域中,各國(guó)同樣注重在中國(guó)的專(zhuān)利布局。
圖5國(guó)外申請(qǐng)人在華專(zhuān)利申請(qǐng)電解液技術(shù)領(lǐng)域分布
進(jìn)一步,為了解電解液領(lǐng)域各技術(shù)主題在我國(guó)的專(zhuān)利分布情況,對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì),得到表3,同樣地,如一件專(zhuān)利同時(shí)涉及多個(gè)技術(shù)主題時(shí),便同時(shí)將其分入相應(yīng)的技術(shù)主題中。
表3中國(guó)電解液各技術(shù)主題專(zhuān)利統(tǒng)計(jì)表鋰離子電池電解液專(zhuān)利技術(shù)分析
從表3可以看出,電解質(zhì)鋰鹽中專(zhuān)利申請(qǐng)最多的仍為P中心原子的鋰鹽,其次為混合鋰鹽、B中心原子的鋰鹽,另外兩種鋰鹽占比較少,說(shuō)明除目前主流的LiPF6外,含P有機(jī)鋰鹽、混合鋰鹽和B中心原子的鋰鹽的研究較多,將來(lái)有望成為L(zhǎng)iPF6的替代品。在早期LiPF6的制造技術(shù)主要集中在日本和韓國(guó)企業(yè),并長(zhǎng)期處于壟斷地位,價(jià)格居高不下,直至國(guó)內(nèi)企業(yè)如多氟多、廣州天賜和九九久等紛紛投入相應(yīng)的研發(fā)中,促使行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇,市場(chǎng)價(jià)格才回歸理性。因而,企業(yè)在未來(lái)的研發(fā)中,在固有的LiPF6為主線的基礎(chǔ)上,可以一方面在研發(fā)搭配其它鋰鹽做混合鋰鹽體系的同時(shí);另一方面著眼于新型鋰鹽的研發(fā)以及混合鋰鹽的推廣使用,提前規(guī)劃,盡早布局,以免陷入被動(dòng)挨打的局面。
同全球電解液技術(shù)主題分布趨勢(shì),有機(jī)溶劑的專(zhuān)利申請(qǐng)中,碳酸酯的申請(qǐng)量最高,其次為醚、羧酸酯、腈和砜類(lèi)溶劑,說(shuō)明碳酸酯類(lèi)溶劑的地位短時(shí)間內(nèi)無(wú)法撼動(dòng),混合溶劑的使用仍為目前主流。
碳酸乙烯酯(EC)是目前大多數(shù)有機(jī)電解液中的主要溶劑成分,但常溫下為固態(tài),提純困難,電池級(jí)EC的研制一度成為遼寧生科隆化工實(shí)業(yè)公司難題項(xiàng)目,制約了其發(fā)展??梢?jiàn),為了企業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展,新型溶劑的開(kāi)發(fā)才是突圍之道,而混合溶劑體系的改良也不失為退而求其次的良策。
添加劑的專(zhuān)利申請(qǐng)中涉及提高電池安全性的添加劑申請(qǐng)量占據(jù)最多,其次為提高低溫性能和改善SEI成膜的添加劑。與全球分布趨勢(shì)不同的是,改善SEI成膜的添加劑申請(qǐng)量明顯較多,目前用于改善電極SEI膜性能最常用的添加劑為碳酸亞乙烯酯(VC),然而在該領(lǐng)域的兩件核心專(zhuān)利JP4568920B2(申請(qǐng)日1999年1月18日,授權(quán)公告日2010年8月20日,專(zhuān)利權(quán)人:三菱化學(xué)株式會(huì)社)和JP4470902B2(申請(qǐng)日2006年4月14日,授權(quán)公告日2010年3月12日,專(zhuān)利權(quán)人:宇部興產(chǎn)株式會(huì)社)均掌握在日本申請(qǐng)人手中,使得國(guó)內(nèi)企業(yè)在將產(chǎn)品出口至國(guó)外時(shí)受到制約。而由于二者均限定了電解液包含有VC添加劑以及一定含量范圍的有機(jī)氯,使得國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人在短期內(nèi)無(wú)法規(guī)避,這種現(xiàn)狀倒逼國(guó)內(nèi)電解液企業(yè)只能盡早研發(fā)出新的替代品,間接地影響了國(guó)內(nèi)行業(yè)的發(fā)展,足見(jiàn)核心專(zhuān)利的重要性。因而,企業(yè)在加強(qiáng)創(chuàng)新的同時(shí),應(yīng)注重核心專(zhuān)利的開(kāi)發(fā),而對(duì)于受制于他人的產(chǎn)品,可聯(lián)合兄弟企業(yè),尋找在以上核心專(zhuān)利申請(qǐng)日之前的能夠公開(kāi)其權(quán)利要求的早期產(chǎn)品,并搜集有力證據(jù),對(duì)其提出無(wú)效請(qǐng)求。
2.3重要申請(qǐng)人分析
表4列出了中國(guó)國(guó)內(nèi)和國(guó)外來(lái)華排名前十位的申請(qǐng)人??梢钥闯觯趪?guó)外申請(qǐng)人中,位于前三強(qiáng)的分別為日本的索尼、韓國(guó)的LG和三星公司,申請(qǐng)量分別為111件、107件和101件。其余申請(qǐng)人均來(lái)自于日本,表明日本和韓國(guó)企業(yè)比較重視我國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng),注重該領(lǐng)域在我國(guó)的專(zhuān)利布局,同時(shí),韓國(guó)企業(yè)在該領(lǐng)域發(fā)展相對(duì)較為集中,技術(shù)主要集中在兩家大公司手中,而日本企業(yè)發(fā)展則相對(duì)均衡,在該領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯。
表4中國(guó)電解液專(zhuān)利主要申請(qǐng)人排名
在國(guó)內(nèi)重要申請(qǐng)人中,ATL、比亞迪和國(guó)泰華榮位列前三強(qiáng),申請(qǐng)量分別為99件、62件和42件,不同于國(guó)外全部為企業(yè)申請(qǐng)人,在國(guó)內(nèi)重要申請(qǐng)人中同時(shí)包括高校,這表明鋰離子電池電解液技術(shù)在中國(guó)同樣引起了高校的重視,這也提供了企業(yè)和高校合作的良好契機(jī);而企業(yè)排名靠前,表明企業(yè)在該領(lǐng)域仍是創(chuàng)新的主體。
結(jié)語(yǔ)
鋰離子電池在全球發(fā)展趨勢(shì)目前很強(qiáng)勢(shì),而電解液又是該技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵材料,可以預(yù)見(jiàn)其在未來(lái)的發(fā)展中依然會(huì)保持高速增長(zhǎng)。為此,本文作者從專(zhuān)利角度給出以下建議。
(1)加強(qiáng)自主研發(fā),提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力目前電解質(zhì)鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑的常用物質(zhì)雖已形成格局,眾多核心專(zhuān)利掌握在國(guó)外申請(qǐng)人手中,但從另一個(gè)角度來(lái)講,又不失為一個(gè)良好的契機(jī)。企業(yè)可在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上,對(duì)混合鋰鹽和混合溶劑體系的技術(shù)跟蹤和演進(jìn),另一方面著力開(kāi)發(fā)新型鋰鹽、有機(jī)溶劑以及具有多功能的添加劑,使企業(yè)在未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。
(2)組建知識(shí)產(chǎn)權(quán)團(tuán)隊(duì),合理進(jìn)行專(zhuān)利布局調(diào)研發(fā)現(xiàn),國(guó)內(nèi)企業(yè)普遍缺乏成型的專(zhuān)利團(tuán)隊(duì),致使在專(zhuān)利的申請(qǐng)、保護(hù)和運(yùn)營(yíng)方面存在很多的不足。
對(duì)此,企業(yè)應(yīng)積極組建穩(wěn)定的專(zhuān)利團(tuán)隊(duì),提高專(zhuān)利撰寫(xiě)和答復(fù)質(zhì)量,加強(qiáng)專(zhuān)利保護(hù)和運(yùn)營(yíng)。在專(zhuān)利布局方面,注重構(gòu)建基礎(chǔ)核心專(zhuān)利,在加強(qiáng)國(guó)內(nèi)專(zhuān)利布局的同時(shí),盡快加速海外布局,制定合理的專(zhuān)利布局策略,對(duì)于走出去的產(chǎn)品要預(yù)先判斷侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn),盡可能提前進(jìn)行專(zhuān)利保護(hù)。
(3)整合資源,加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合從全球范圍來(lái)看,主要申請(qǐng)人基本被日韓其龍頭企業(yè)所包攬,分布較為集中。反觀我國(guó)雖然申請(qǐng)量較大,但龍頭企業(yè)較少,難以與國(guó)外企業(yè)匹敵。因而,在未來(lái)的發(fā)展中應(yīng)加強(qiáng)行業(yè)集中度,通過(guò)合作、收購(gòu)等方式,整合企業(yè)各自優(yōu)勢(shì),形成上中下游完整的產(chǎn)業(yè)鏈,提升企業(yè)在鋰電行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,以與國(guó)外大公司進(jìn)行抗衡。
由于電解液技術(shù)有很多分支都涉及基礎(chǔ)科學(xué)研究,國(guó)內(nèi)也有眾多高??蒲性核鶇⑴c其中,如華南師范大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)等。因此,一方面應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研的聯(lián)合,將一些成熟的研究成果應(yīng)用到實(shí)際產(chǎn)品中去;另一方面也可適當(dāng)考慮專(zhuān)利收購(gòu)、許可等知識(shí)產(chǎn)權(quán)交易手段,以消除后顧之憂或補(bǔ)強(qiáng)一些短板,從而謀求更快的發(fā)展。