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【中國專利譜圖】一文看懂石墨烯改性磷酸鐵鋰電池技術(shù)

產(chǎn)業(yè)
IPRdaily9年前
【中國專利譜圖】一文看懂石墨烯改性磷酸鐵鋰電池技術(shù)

IPR Daily,全球影響力的知識(shí)產(chǎn)權(quán)新媒體

426.cn,60萬知識(shí)產(chǎn)權(quán)人的上網(wǎng)首頁

今年前兩季度新能源汽車銷量大增,帶來了鋰電池產(chǎn)量的持續(xù)高速增長(zhǎng)及鋰電池企業(yè)業(yè)績(jī)的水漲船高。作為熱點(diǎn)投資領(lǐng)域,鋰電池板塊持續(xù)受到社會(huì)各界的高度關(guān)注。

正極材料是鋰電池核心材料,其關(guān)乎電池的安全性能及能量密度大小,因而決定了鋰電池未來的發(fā)展方向。目前已經(jīng)商業(yè)化的鋰電池正極材料包括:鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料(鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰)等產(chǎn)品,其中,磷酸鐵鋰因其工作電壓平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、高溫性能和循環(huán)性能良好、安全無毒、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),成為了最具發(fā)展?jié)摿Φ匿囯娬龢O材料之一。然而同時(shí)磷酸鐵鋰也存在平臺(tái)電壓低、能量密度低等缺點(diǎn),導(dǎo)致其應(yīng)用受到局限。

研究發(fā)現(xiàn),石墨烯改性磷酸鐵鋰可形成理想的電子導(dǎo)電體,所得正極材料具備高的堆積密度及倍率性能,這對(duì)提高動(dòng)力電池續(xù)航能力意義十分重大。下面,我先代大家看一下國內(nèi)石墨烯改性磷酸鐵鋰電池的專利布局情況。

(一)專利申請(qǐng)趨勢(shì)分析

【中國專利譜圖】一文看懂石墨烯改性磷酸鐵鋰電池技術(shù)圖1.石墨烯改性磷酸鐵鋰電池的國內(nèi)專利申請(qǐng)趨勢(shì)圖

中國企業(yè)從2001年開始陸續(xù)啟動(dòng)磷酸鐵鋰材料開發(fā),近年來,隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化加速,國內(nèi)的磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)投資勢(shì)頭超過其他任何國家。國內(nèi)石墨烯改性磷酸鐵鋰專利技術(shù)最早出現(xiàn)于2009年,經(jīng)過7年的技術(shù)積累,截止2016年上半年已累計(jì)申請(qǐng)267件。如圖1所示,其發(fā)展趨勢(shì)大致分為以下三個(gè)階段:2009-2010年為初期發(fā)展階段,年均申請(qǐng)量為10件;2011-2014年為平穩(wěn)發(fā)展階段,年均申請(qǐng)量為40件;2015至今進(jìn)入到高速發(fā)展階段,2015年申請(qǐng)量達(dá)到最高點(diǎn)73件。

(二)專利申請(qǐng)人分析

1、企業(yè)專利申請(qǐng)人分布

【中國專利譜圖】一文看懂石墨烯改性磷酸鐵鋰電池技術(shù)圖2.石墨烯改性磷酸鐵鋰電池的主要專利申請(qǐng)人(企業(yè))


根據(jù)圖2可知,國內(nèi)專利申請(qǐng)量排名靠前的企業(yè)有:深圳海洋王、東莞新能源、江蘇樂能電池、北京萬源、山東精工電子、杭州金馬、深圳貝特瑞等。

【中國專利譜圖】一文看懂石墨烯改性磷酸鐵鋰電池技術(shù)


深圳海洋王照明成立于1995年,是一家自主研發(fā)、生產(chǎn)、銷售各種專業(yè)照明設(shè)備的民營高新技術(shù)企業(yè)。從2007年開始,該公司大批量布局專利申請(qǐng),內(nèi)容涉及照明裝置零部件、便攜式燈具、發(fā)光材料、發(fā)光器件、石墨烯新材料等。截止2016年上半年,該公司共申請(qǐng)國內(nèi)三種專利8825件,其中石墨烯改性磷酸鐵鋰電池相關(guān)專利21件。雖然該公司提前布局了大量石墨烯專利,但至今未有任何相關(guān)產(chǎn)品問世。

東莞新能源科技(ATL)成立于1999年,是一家專業(yè)生產(chǎn)可充式鋰離子電池電芯、封裝及系統(tǒng)整合的高新科技企業(yè),在全球?qū)I(yè)鋰電池制造商中處于領(lǐng)先地位。截止2016年上半年,該公司共申請(qǐng)國內(nèi)三種專利885件,其中石墨烯改性磷酸鐵鋰電池專利5件。 ATL生產(chǎn)的鋰離子電池/聚合物鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品中。

江蘇樂能電池成立于2009年,是國際上少數(shù)幾家專業(yè)生產(chǎn)納米級(jí)磷酸鐵鋰正極材料(30-50nm)的高新技術(shù)企業(yè)。截止2016年上半年,該公司共申請(qǐng)國內(nèi)三種專利35件,其中石墨烯改性磷酸鐵鋰電池相關(guān)專利4件。據(jù)報(bào)道,該公司制造出了目前全球量產(chǎn)粒徑最小的納米球形磷酸鐵鋰正極材料,該材料的克容量、倍率性能、自放電性能、低溫性能等多項(xiàng)指標(biāo)均排名全球第一。目前樂能是ATL、中航鋰電、萬向、比亞迪等行業(yè)領(lǐng)頭企業(yè)的供應(yīng)商。

北京萬源工業(yè)成立于1984年,是中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院直屬全資民品集團(tuán)總公司。公司在風(fēng)力發(fā)電、新材料新工藝、汽車零部件、工業(yè)過程自動(dòng)化控制系統(tǒng)、機(jī)械制造等方面具有雄厚實(shí)力。截止2016年上半年,該公司共申請(qǐng)國內(nèi)三種專利63件,其中石墨烯改性磷酸鐵鋰電池專利4件,相關(guān)技術(shù)還處于研發(fā)階段。

山東精工電子是國內(nèi)少數(shù)實(shí)施磷酸鐵鋰正極材料、動(dòng)力電池及電池組、超級(jí)電容器、純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式的企業(yè),該公司研制的磷酸鐵鋰正極材料及磷酸鐵鋰動(dòng)力電池具有良好的高低溫放電性能和極高的安全性,技術(shù)水平處于國際領(lǐng)先地位。該公司擁有年產(chǎn)能2萬噸高性能磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)線,主要客戶包括中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中船重工、ATL、GE、CGG、BPL等。截止2016年上半年,該公司共申請(qǐng)國內(nèi)三種專利529件,其中石墨烯改性磷酸鐵鋰電池專利3件。

杭州金馬能源成立于2007年,是由金馬控股集團(tuán)控股并與復(fù)旦大學(xué)合作的一家高新技術(shù)企業(yè),專業(yè)從事鋰電池正極材料的研發(fā)與生產(chǎn)。截止2016年上半年,該公司共申請(qǐng)國內(nèi)三種專利28件,其中石墨烯改性磷酸鐵鋰電池專利3件。

深圳貝特瑞成立于2000年,是由中國寶安集團(tuán)控股的一家鋰離子二次電池用新能源材料生產(chǎn)廠家,目前已發(fā)展成為全球最大的鋰離子電池負(fù)極材料供應(yīng)商。截止2016年上半年,該公司共申請(qǐng)國內(nèi)三種專利140件,其中石墨烯改性磷酸鐵鋰電池專利3件。

綜上可知,第一,目前國內(nèi)石墨烯改性磷酸鐵鋰正極材料專利的主要申請(qǐng)人(前7位),除了排名第一的深圳海洋王之外,其他均是本領(lǐng)域規(guī)模較大的專業(yè)廠商;第二,鋰電行業(yè)屬于知識(shí)產(chǎn)權(quán)密集型產(chǎn)業(yè),各生產(chǎn)廠商均比較重視核心技術(shù)的專利保護(hù),如東莞新能源科技、山東精工電子的專利布局?jǐn)?shù)量已超過500件;第三,磷酸鐵鋰電池技術(shù)相對(duì)成熟,然而對(duì)于石墨烯改性磷酸鐵鋰電池而言,各大廠商均處于技術(shù)研發(fā)階段,專利申請(qǐng)數(shù)量不多,至今還沒有成熟的商業(yè)化產(chǎn)品問世。

除了上述國內(nèi)公司之外,磷酸鐵鋰材料領(lǐng)域公認(rèn)的全球領(lǐng)先企業(yè)主要有兩家——美國A123系統(tǒng)公司(已被萬向收購,新公司為萬向A一二三)和加拿大Phostech公司(福斯泰克公司)。其中,萬向A一二三公司在國內(nèi)申請(qǐng)5件石墨烯改性三元鋰電池的發(fā)明專利,可見其研發(fā)重點(diǎn)不在磷酸鐵鋰正極材料。Phostech公司在國內(nèi)申請(qǐng)10件發(fā)明專利,同樣均未涉及石墨烯改性鋰離子電池技術(shù)。

2、高校/科研院所專利申請(qǐng)人分布


【中國專利譜圖】一文看懂石墨烯改性磷酸鐵鋰電池技術(shù)圖3.石墨烯改性磷酸鐵鋰電池的主要專利申請(qǐng)人(高校/研究院)


除了企業(yè)申請(qǐng)人之外,國內(nèi)高校及研究院所也是石墨烯改性磷酸鐵鋰技術(shù)的先行者。由圖3可知,國內(nèi)主要高校及科研院所申請(qǐng)人有:中國科學(xué)院(其中寧波材料所、北京化學(xué)所、蘇州納米所、沈陽金屬所等申請(qǐng)量較多)、上海交大(郭守武團(tuán)隊(duì)等)、北京航天材料研究所(燕紹九團(tuán)隊(duì)等)、天津大學(xué)(楊全紅團(tuán)隊(duì)等)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)(王殿龍團(tuán)隊(duì)等)。此外,株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所(桃純平、井上信洋團(tuán)隊(duì)等)成為來華申請(qǐng)專利最多的國外研究機(jī)構(gòu)。

值得一提的是,上海交大郭守武教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的石墨烯基鋰離子電池技術(shù),目前不僅已提前布局了“基于石墨烯包覆橄欖石型磷酸鐵鋰復(fù)合材料的制備方法”、“應(yīng)用聚吡咯/石墨烯改善磷酸鐵鋰電化學(xué)性能的方法”、“應(yīng)用石墨烯/聚苯胺改善磷酸鐵鋰電化學(xué)性能的方法”等6件發(fā)明專利。同時(shí),由郭教授領(lǐng)銜的上海碳源匯谷公司正在努力推動(dòng)石墨烯改性磷酸鐵鋰電池真正實(shí)現(xiàn)落地。

7月8日,碳源匯谷母公司東旭光電(A股上市企業(yè))將在北京釣魚臺(tái)國賓館舉辦石墨烯基鋰離子電池新品發(fā)布會(huì),屆時(shí)全球首款具備“秒充”功能的石墨烯改性磷酸鐵鋰電池將與大家見面。資料顯示,碳源匯谷中試階段生產(chǎn)的石墨烯改性磷酸鐵鋰電池可滿足10C條件下,6分鐘內(nèi)快速充放電,顯著縮短電池的充放電、延長(zhǎng)電池使用壽命,這對(duì)電子產(chǎn)品及新能源汽車領(lǐng)域都將起到重大顛覆性影響。如果東旭光電上述新產(chǎn)品能順利上市,則可占據(jù)國內(nèi)首款石墨烯基鋰電池產(chǎn)品的市場(chǎng)地位,并對(duì)提升我國石墨烯基鋰電池技術(shù)優(yōu)勢(shì)意義重大。

#文章僅代表作者觀點(diǎn),不代表IPRdaily立場(chǎng)#

作者:郭鋒 原國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局審查員,現(xiàn)東旭集團(tuán)專利風(fēng)控總監(jiān)

投稿原標(biāo)題:石墨烯改性磷酸鐵鋰電池技術(shù)之中國專利譜圖

來源:IPRdaily

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