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锂离子电池性能改进的见解和讨论



  锂离子电池由索尼(Sony)于上世纪90年代首次商业化,它由石墨或碳质作为阳极、溶解在有机溶剂中的锂盐作为电解液、过渡金属氧化物作为阴极组成。虽然锂离子电池的基本组成部分仍然相似,但技术的不断发展和多样化使锂离子电池的性能有了显著改善,不过,还没有达到人们的期望值。

  为了提高纯电动汽车的续航里程,降低成本和充电时间,仍需要进一步改进电池性能。因此,锂离子电池产业正在各个方向进行探索。锂离子电池领域的专利申请增长就侧面引证了这一点。本报告重点聚焦了NMC/NCA和富锂和锰的阴极、硅和钛酸盐、电解质和电解质添加剂、隔膜和纳米碳技术相关的专利申请趋势和分析。

  2010年~2015年期间,锂离子电池领域的专利年申请量获得了显著增长,其中包括了一些个别专题领域。虽然自2010年以来,所有领域都在增长,不过,锂离子电池中纳米碳材料应用技术相关的专利申请量在过去10年中增长最为显著。

  业界常常传来电池技术和储能技术的新进展,不断挑战人们对锂离子电池性能的目标需求。通过对专利文献的检索和分析,可以提供有价值的产业信息和竞争环境,展现创新的发展方向,6up,透视行业的最新动向。NMC和NCA层状氧化物已经商业化多年,不过随着业界尝试进一步增加材料的镍含量和降低钴含量,发展仍在继续。

  对于阳极材料,可以通过添加少量的硅来提高电池容量,过去几年来,硅阳极吸引了广泛关注。不过,石墨仍然是当今锂离子电池的主导阳极,而钛酸锂(LTO)也展现出众多的技术优势。除了活性材料之外,固态电池和电解质也受到了相当大的关注和炒作。

  然而,液体电解质仍然是一个关键的发展领域,添加剂在新型阳极和阴极材料的商业化中发挥着决定性作用。本专利分析将深入了解这些材料是如何开发的,新技术应用相关的挑战有哪些,哪些公司在这些领域表现抢眼,以及顶级专利申请人之间的战略差异。

  本报告从布局区域、申请策略和技术趋势等方面提供了专利申请趋势的解析,可以帮助洞悉锂离子电池正在进行的创新方向以及如何进行创新。本报告还概述了锂离子电池主要厂商和申请人的专利申请趋势,并对每个主题类别的专利权人进行了排名,另外,还对排名靠前专利权人关注的特定主题进行了深入研究和对比分析。本报告还分析了已授权专利和审查中专利,以便深入了解近期活跃于锂离子电池创新的专利申请人。

  毫不意外,LG化学、三星和松下位列锂离子电池专利申请TOP3,丰田和三洋分列第四和第五位。不过,与丰田相比,松下的有效专利数量略少,丰田拥有的有效专利数量大约是松下的两倍。如果仅从2010年以来的有效专利来看,这一点更为突出,丰田的有效专利数量大约是松下的五倍,这表明松下(和三洋)近十年的专利申请相对较少,而丰田的专利申请相对更多。

  在LG化学排名前十位的主要合作申请人中,东丽(Toray)是唯一一家拥有大量合作申请的公司,其它都是大学和科研院所。东丽和LG化学之间合作申请的专利几乎全部涉及隔膜的开发。具体来说,这些专利主要涉及多孔隔膜上的复合有机/无机(Al2O3、BaO3、LATP)涂层,这也是LG化学和SKInnovation当前专利诉讼的主题。