锂离子电池正极材料发展浅析

陈盛

摘 要：本文基于钴酸锂、磷酸铁锂、尖晶石锰酸锂、三元正极材料四种主要锂离子电池正极材料进行了分领域分析，全球、中国专利申请变化趋势分析。

关键词：锂离子电池;正极材料;专利分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.024

锂离子电池具有比能量高、低自放电、循环性能好、无记忆效应和绿色环保等优点，是目前最具发展前景的高效二次电池和发展最快的化学储能电源[1-3]。本文基于钴酸锂、磷酸铁锂、尖晶石锰酸锂、三元正极材料四种主要锂离子电池正极材料进行了分领域分析，全球、中国专利申请变化趋势分析。申请总量为17281项，专利数据来自DWPI数据库。

1 全球专利申请区域分析

在全球申请中，来自中国的申请最多，申请量为6550项，占申请总量的38%;来自日本、美国、韩国和欧洲的申请分别为4334项、2786项、2065项、674项，比例依次为25%、16%、12%、4%，以及其他国家的占比为5%。1997年以前各国申请量均较少，随后在1998-2007年，各国的申请量开始稳定增长，从2008年至今，申请量均出现了再一次的增长，中国的申请量呈现爆发式增长。

2 全球专利申请技术分析

从图1中可以看出，在1994年以前，钴酸锂的申请量占微弱优势;在1995-2000年，锰酸锂的申请量占优;随后在2001-2006年，钴酸锂和锰酸锂的申请量并重并保持稳定，磷酸铁锂和三元材料则缓慢增加;从2007年开始，磷酸铁锂首先爆发，在2007-2011年其申请量处于领先;在2012-2015年，磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂的申请量出现一定的下降，但三元材料继续增长并拉开差距;发展至今，三元材料一直处于领先地位，这代表了在锂离子电池技术中三元材料已经成为产业上的重点。

具体而言，在尖晶石錳酸锂和三元材料领域，日本优势明显;中国则在磷酸铁锂领域处于绝对优势，其次在三元材料也具有一定的优势。韩国申请量则主要集中在三元材料中，其中又以LG和三星为首，其在三元材料中的专利储备优势明显。美国则在三元材料、磷酸铁锂、尖晶石锰酸锂、钴酸锂的申请量均匀。

3 全球专利申请人分析

从图2中可以看出，该领域全球排名前20的申请人主要集中在日、韩、中三国，其中，日本申请人占据10席，说明日本在该领域具有绝对的整体优势，松下、丰田、东芝、日立、索尼、三菱等公司均处于申请量前10位。韩国申请人仅占据2席，但LG和三星的申请总量分别以962项以及688项分别位于第一位和第二位，且LG和三星在近三年2014-2016的申请量活跃度也很高，也分别处于第一、二位，为225、192项，LG和三星在该领域处于世界领先地位。虽然在前20名中中国占有7席，但是仅以中国科学院271项以及比亚迪206项分别位于申请量的第8位和第10位。通过近三年申请量（2014-2016年）可以看出，除了LG和三星还保持着高申请量，丰田、东芝、日立、住友等公司也保持着较高的申请量，中国以中国科学院和东莞新能源保持较高申请量，而比亚迪有所下降;还可注意到，国轩高科近三年的申请大幅增加。

从前20名申请人的活跃度指数（2014-2016年平均申请量与近十年平均申请量百分比）看出，活跃度最高的是中国公司国轩高科，其次是日产和住友，均为日本企业。LG和三星也维持了相当高的活跃度，分别为0.90和1.25。丰田、东芝、日立、索尼等日本企业活跃度为1.24、1.38、1.31、1.28，显示上述企业在近几年专利申请呈扩张趋势。中国申请人中国科学院、比亚迪、东莞新能源、中南大学以及比克电池也均维持了不错的活跃度，分别为1.30、1.10、1.24、1.33、1.15。总体而言，全球锂离子电池正极材料技术的研发活跃度相对较高，主要原因之一在于新能源汽车的快速发展导致的动力电池的需求持续增加。

从专利度和特征度进行分析，排名前20的申请人专利度并没有明显的趋势，但一般而言，LG、三星、松下、丰田、东芝、日立、索尼等外国大企业的专利度较国内企事业单位还是稍高的;但是，LG、三星、松下、丰田、东芝、日立、索尼的特征度一般在15以下，体现出上述申请人申请的专利限制较小，保护范围较大，和国内中国科学院、比亚迪、东莞新能源、国轩高科、中南大学的特征度相比，优势明显。国外企业专利的保护范围更大，具有更高的专利价值。

参考文献：

[1]翟彦武，张继成，赵虎，胡中波，刘向峰.锂离子电池三元层状氧化物正极材料的研究进展[J].工程研究——跨学科视野中的工程，2017，9（06）.

[2]刘磊，包珊珊，何欢，孙文仙，岳波，李峻峰，锂离子电池富镍三元正极材料研究进展[J].电子元件与材料，2017（12）.

[3]刘祥欢，庄卫东，彭敏，王振尧，卢世刚.锂离子电池富锂锰基正极材料的研究进展[J].稀有金属，2017，41（05）.