知情郎·眼｜侃透公司专利事儿

很(hěn)多(duō)朋友关注动力電(diàn)池产业链。

那些做電(diàn)池行业尽调的机构也希望能(néng)从全局了解下行业最新(xīn)技术动态。

下面是中國(guó)汽車(chē)动力電(diàn)池产业创新(xīn)联盟、《中國(guó)企业家》杂志(zhì)做的中國(guó)动力電(diàn)池投资概要图。

对整个动力電(diàn)池行当做了全景式的分(fēn)析以及哪些机构投资了哪些标杆性企业。

知情郎对动力電(diàn)池核心部分(fēn)做了下专利量解读，看看國(guó)内哪些企业有(yǒu)相应的技术实力！

简单说，动力電(diàn)池上游——原材料：镍钴、锰、锂、石墨、硅等；

动力電(diàn)池主材：電(diàn)池正极材料，電(diàn)池负极材料，電(diàn)解液，隔膜；

電(diàn)力電(diàn)池辅材：导電(diàn)剂、添加剂、铝箔、铜箔等；

之后就是電(diàn)芯、電(diàn)池模组、電(diàn)池管理(lǐ)系统、電(diàn)池外壳、電(diàn)池包架构这些东西。

01電(diàn)池主材分(fēn)析

动力電(diàn)池主材：電(diàn)池正极材料，電(diàn)池负极材料，電(diàn)解液，隔膜。

電(diàn)池正极材料

含锂化合物(wù)，是電(diàn)池核心，成本占比超过40％。正极材料有(yǒu)五点基本性能(néng)要求，分(fēn)别是材料自身電(diàn)位高、锂离子嵌入脱嵌可(kě)逆、锂离子扩散系数大、材料比面积大以及材料热稳定性好。正极材料的電(diàn)化學(xué)性能(néng)会极大程度地影响动力電(diàn)池能(néng)量密度、功率密度和循环寿命，决定了電(diàn)池的核心性能(néng)，对新(xīn)能(néng)源汽車(chē)产业发展尤其重要。目前正极材料根据晶體(tǐ)结构不同可(kě)分(fēn)為(wèi)三大體(tǐ)系：层状材料、尖晶石和橄榄石，层状正极材料代表如钴酸锂、三元材料；尖晶石正极材料代表如锰酸锂；橄榄石正极材料代表如磷酸铁锂。

電(diàn)池负极材料

分(fēn)碳材料和非碳材料两类。人造石墨和天然石墨是当前最主流的两大高纯石墨类碳材料负级，复合型高纯石墨与中间相碳纳米粒子通过掺 杂改性材料和化學(xué)物(wù)质解决生产加工做成。非碳材料包含硅基、钛基、锡基、氮化合物(wù)和金属锂，这种新(xīn) 型负级至今仍处产品研发或较小(xiǎo)规模生产制造环节，并未完成商(shāng)业化的。

電(diàn)解液

主流锂電(diàn)池電(diàn)解液主要由锂盐、溶剂和添加剂三类物(wù)质组成。電(diàn)解液基本构成变化不大，创新(xīn)主要體(tǐ)现在对新(xīn)型锂盐和新(xīn)型添加剂的开发，以及锂离子電(diàn)池中涉及的界面化學(xué)过程及机理(lǐ)深入理(lǐ)解等方面。電(diàn)解液材质工艺基本决定了電(diàn)池的循环、高低温和安全性能(néng)。

隔膜

锂電(diàn)池有(yǒu)一层有(yǒu)孔薄膜，在锂電(diàn)池中主要起到隔绝正负极防止短路，并提供微通道支持锂离子的迁移作用(yòng)。 锂電(diàn)池隔膜生产工艺复杂、技术壁垒高。高性能(néng)锂電(diàn)池需要隔膜具有(yǒu)厚度均匀性以及优良的力學(xué)性能(néng)（包括拉伸强度和抗穿刺强度）、透气性能(néng)、理(lǐ)化性能(néng)（包括润湿性、化學(xué)稳定性、热稳定性 、安全性）。隔膜的优异与否直接影响锂電(diàn)池的容量、循环能(néng)力以及安全性能(néng)等特性。

02電(diàn)力電(diàn)池辅材分(fēn)析

辅材：导電(diàn)剂、添加剂、铝箔、铜箔等。

导電(diàn)剂

导電(diàn)剂是动力電(diàn)池的关键辅材，主要作用(yòng)是提升正负极导電(diàn)性能(néng)。目前主要应用(yòng)于正极极片上。

锂電(diàn)池的正极材料通常為(wèi)半导體(tǐ)或绝缘體(tǐ)，電(diàn)导率较低，因此导電(diàn)剂的添加能(néng)够增加活性物(wù)质之间的导電(diàn)性，减小(xiǎo)電(diàn)极的接触電(diàn)阻，加速電(diàn)子移动速率，从而提升電(diàn)池的倍率性能(néng)和改善循环寿命。

目前常用(yòng)的导電(diàn)剂主要包括炭黑类、导電(diàn)石墨类、VGCF（气相生長(cháng)碳纤维）、 碳纳米管以及石墨烯等。其中，炭黑类、导電(diàn)石墨类和 VGCF 属于传统的导電(diàn)剂，能(néng)够在活性物(wù)质之间各形成点、面或線(xiàn)接触式的导電(diàn)网络。碳纳米管和石墨烯属于新(xīn)型导電(diàn)剂，其中，碳纳米管在活性物(wù)质之间形成線(xiàn)接触式导電(diàn)网络；石墨烯在活性物(wù)质间形成面接触式导電(diàn)网络。

添加剂

電(diàn)解液添加剂（Electrolyte Additive Agent）是指為(wèi)改善電(diàn)解液的電(diàn)化學(xué)性能(néng)和提高阴极沉积质量而加入電(diàn)解液中的少量添加物(wù)，一般用(yòng)量很(hěn)小(xiǎo)，但却是電(diàn)解质體(tǐ)系不可(kě)缺少的部分(fēn)。

铝箔

電(diàn)池铝箔是指用(yòng)于锂离子電(diàn)池正极材料的铝箔，或称锂電(diàn)池集流體(tǐ)用(yòng)铝箔，属于铝箔产品系列中的精加工产品。目前其主流产品常用(yòng)的合金成分(fēn)為(wèi)：纯铝1XXX系，厚度0．010～0．020mm，状态H18。

另外，锂電(diàn)池其它部位用(yòng)的铝箔产品品种也很(hěn)多(duō)，如電(diàn)池软包用(yòng)铝塑膜、极耳、以及改性后的涂炭箔、電(diàn)蚀箔等产品。因此，铝箔在新(xīn)能(néng)源汽車(chē)的发展中扮演着至关重要的脚色。

铜箔

锂電(diàn)铜箔是锂電(diàn)池负极的关键基础材料，在锂离子電(diàn)池中既是负极活性物(wù)质的载體(tǐ)，也是负极電(diàn)子的收集者和传导體(tǐ)。主要作用(yòng)是将電(diàn)池活性物(wù)质产生的電(diàn)流汇集起来，以产生更大的電(diàn)流。

根据应用(yòng)领域的不同，電(diàn)解铜箔可(kě)分(fēn)為(wèi)锂電(diàn)铜箔和标准铜箔，锂電(diàn)铜箔主要是 指应用(yòng)在锂离子電(diàn)池中作為(wèi)集流體(tǐ)的铜箔，目前市场的主流产品规格為(wèi) 6μm 和 8μm；标准铜箔主要指应用(yòng)在印刷電(diàn)路板（PCB）的铜箔，一般比锂電(diàn)池铜箔更厚， 大多(duō)在 12－70μm。

03专利维度看電(diàn)池主材！

辅助材料由于在动力電(diàn)池中占比不大，也非核心，也就略过。

至于電(diàn)芯、電(diàn)池包架构这些专利解读，知情郎原来写了多(duō)篇，也就不复述了。

今天主要关注下正极、负极、電(diàn)解液和隔膜方面的专利，有(yǒu)哪些企业在研究。

看正极材料专利！

在德高行全球专利数据库中，关于電(diàn)力電(diàn)池正极材料的专利有(yǒu)14003件。

专利申请人排名如下：

LG、三星在这方面造诣颇深，比亚迪、國(guó)轩高科(kē)、宁德電(diàn)池、蜂巢紧随其后。

这是國(guó)内的专利排名申请，三星LG都能(néng)独占鳌头，放到韩國(guó)本土，估计专利量垄断这行当了。

当前锂電(diàn)池的正极材料體(tǐ)系主要分(fēn)為(wèi)钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等多(duō) 种技术路線(xiàn)，作為(wèi)对比，成本、能(néng)量密度、安全性為(wèi)核心指标。

三星LG在这些领域都有(yǒu)专利布局。

钴酸锂作為(wèi)第一代商(shāng)品化的锂電(diàn)池正极材料，具有(yǒu)振实密度大、充放電(diàn)稳定、工作電(diàn)压高的优势， 在小(xiǎo)型電(diàn)池中应用(yòng)广泛。但钴酸锂成本高、循环性和安全性较差；

锰酸锂比容量较低、循环性能(néng)特别是高温循环性能(néng)使其应用(yòng)受到了较大的限制；磷酸铁锂价格较低、环境友好、安全性和高温性能(néng)较好，但能(néng)量密度较低、低温性能(néng)较差；

三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点，存在明显的三元协同效 应，能(néng)量密度更高，但成本较高，安全性要求更高。

三元材料因突出的单體(tǐ)能(néng)量密度，能(néng)极大程度提升续航里程，是目前乘用(yòng)車(chē)动力電(diàn)池的主要正极材料。

看负极材料专利！

在德高行全球专利数据库中，关于電(diàn)力電(diàn)池负极材料的专利有(yǒu)12130件。

专利申请人排名如下：

依旧是三星LG独占鳌头，不多(duō)说了，就是技术牛！

看電(diàn)解液专利！

在德高行全球专利数据库中，关于電(diàn)力電(diàn)池電(diàn)解液的专利有(yǒu)5577件。

专利申请人排名如下：

宁德时代、比亚迪排名一二，國(guó)内动力電(diàn)池两位大佬名不虚传。

简单看了十多(duō)件的比亚迪关于锂金属電(diàn)池技术電(diàn)解液方面的专利。多(duō)数构思都是為(wèi)了克服 现有(yǒu)技术存在的電(diàn)解液中存在體(tǐ)积膨胀进而限制了锂金属電(diàn)池的體(tǐ)积能(néng)量密度的缺陷问题，然后比亚迪的工程师提供一种電(diàn)解液以及锂金属電(diàn)池，该電(diàn)解液中含有(yǒu)负极成膜添加剂，对锂金属循环过程中的體(tǐ)积膨胀具有(yǒu)明显抑制效果。

再比如，锂离子脱嵌过程中電(diàn)极材料膨胀带来的電(diàn)极破坏，并最终导致電(diàn)池循环性能(néng)差、寿命短的问题，比亚迪专利提供了一种能(néng)够在電(diàn)池负极表面形成弹性SEI膜的電(diàn)解液以及含有(yǒu)该電(diàn)解液的锂電(diàn)池。

类似专利很(hěn)多(duō)。

看隔膜专利！

在德高行全球专利数据库中，关于電(diàn)力電(diàn)池隔膜的专利有(yǒu)5290件。

专利申请人排名如下：

同样过了下比亚迪在電(diàn)池隔膜方面的专利，比如提供一种隔膜及電(diàn)池的新(xīn)技术方案，能(néng)够解决现有(yǒu)技术中的隔膜存在正极粘结性不够或铜箔褶皱问题。

再比如，现有(yǒu)技术采用(yòng)涂胶隔膜与電(diàn)池正、负极组装成電(diàn)芯存在如下问题：油系PVDF涂胶隔膜与正、负极组装成電(diàn)芯后，需要加热到一定温度后才能(néng)进行压合，由于電(diàn)芯存在一定厚度，热量传导需要时间较長(cháng)，增加了工序耗时；而且，外层先于里层达到设定温度，当電(diàn)芯里层和外层之间达到相同温度时，外层处于设定温度下的时间長(cháng)于里层，容易导致電(diàn)芯里层和外层隔膜与正、负极的压合结合程度不同，影响锂离子電(diàn)池的循环性能(néng)。

比亚迪工程师提供一种隔膜及锂离子電(diàn)池，该隔膜在常温下施压就具有(yǒu)粘性，压合时无需进行加热，解决的前述技术难题。

【转载请注明德高行·知情郎】