全球新能源汽車固態電池領域專利狀況

動力電池是新能源汽車產業鏈的關鍵環節，電池先進性直接影響著新能源整車的核心技術水平。當前，液態鋰電池的技術研發已經較為全面，技術迭代成為動力電池行業的焦點議題。固態電池是指采用固態電解質的電池，因其高安全性、高能量密度等優勢引起了人們的關注，被認為將改變現有的電池體系，成為最具前景的新一代電池材料技術之一。

　　固態電池競爭激烈

　　在鋰電池特別是固態電池領域，中國是全球主要的技術來源國之一，截至2023年5月，全球固態電池關鍵技術專利申請量為2.0798萬項，其中中國有7640項，占比達36.7%。

　　目前，全球新能源汽車固態電池關鍵技術構成主要涉及電解質、正極、負極、隔膜和制備工藝五個方面，其中電解質相關專利申請達到了1.455萬項、占比近70%，是固態電池關鍵技術專利布局的熱點。固態電池電解質技術主要采用聚合物、氧化物、硫化物三種技術路線。我國創新主體如中國科學院、華中科技大學、中南大學、北京衛藍新能源等在聚合物電解質路線具有較強技術優勢，有望實現技術突破。

　　聚合物固態電解質研究起步早、技術積累多。聚氧化乙烯類聚合物發展最早，聚碳酸酯類、聚硅氧烷類聚合物性能更佳，接枝、交聯、共混為主流改性手段。聚碳酸酯類聚合物電解質是一類具有強極性碳酸酯基團和高階電常數的材料，可以抑制陰陽離子之間的相互作用，從而提高電流載體的數量，提高離子電導率。目前，針對聚合物電解質的研究，主要是為了提高離子電導率和機械性能，也有一部分專利探索通過引入不同功能組分進行共混，以提升改性后聚合物的綜合性能，如電化學穩定性、耐高壓、耐高溫、界面穩定性等。

　　氧化物固態電解質包括鈉超離子導體型、鈣鈦礦型、石榴石型以及鋰超離子導體型等。由于石榴石型固態電解質具有高安全性、高能量密度，是近年來發展最快的氧化物電解質。除了氧化物固態電解質材料改進外，工藝改進也是各創新主體關注的焦點，降低能耗、簡化工藝步驟成為創新發展的目標。

　　硫化物固態電解質從全球申請趨勢來看，日本長期處于領先地位，中國也是主要技術來源國之一。日本在硫化物固態電解質領域研究起步較早，已將硫化物固態電解質相關技術進行了較為完善的專利布局，是創新主體后續尋求創新突破的方向。

　　掌握關鍵核心技術

　　在全球新能源汽車固態電池關鍵技術領域排名前十位的申請人中，日本、韓國企業占比較大。前十位的申請人中，日本企業的專利文獻影響力較大，平均被引證6.5次，高于其他國家平均水平。

　　在聚合物電解質技術路線上，我國是聚合物電解質技術來源國最多的國家。我國各創新主體類型全面，形成了以中國科學院、華中科技大學、中南大學、哈爾濱工業大學等高校及科研院所，北京衛藍新能源、比亞迪等企業組成的創新產業鏈，具有較強的技術優勢。

　　在硫化物電解質技術路線上，豐田公司、三星集團等日韓企業專利布局較早，在專利布局戰略與市場戰略兩者間實現了緊密結合和良好運行，因此國內相關創新主體針對硫化物電解質進行專利布局的難度較大。

　　在氧化物電解質技術路線上，從專利申請量上看，氧化物電解質整體專利申請量較少。豐田公司和三星集團是氧化物電解質的專利布局主要企業，具有先發優勢。國內創新主體與豐田公司、三星集團等企業的專利布局情況仍然存在一定的差距。

　　豐田公司電解質技術主要聚焦在硫化物，從制備工藝、測量參數、材料組成等多方面對硫化物電解質進行保護以鞏固其領先地位。專利布局主要涉及涂覆正極活性材料、濕涂工藝覆薄固體電解質層、漿料旋流均一分散活性物質、加壓致密化電極等技術，以提升固態電池體積功率密度。

　　2018年，因制備出兼具高離子電導、高化學/電化學穩定性和可塑性的固態鹵化物電解質，松下集團研究重點開始轉向鹵化物、氧化物固態電解質，如以LiMOX代表的氧化物電解質和以LiMX為代表的鹵化物電解質。松下集團進行了一系列專利布局，從包括摻雜元素、摻雜配比、X射線衍射圖等多角度限定了專利保護范圍。

　　日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）于2007年開始規劃布局固態電池，牽頭38家企業和科研機構進行固態電池項目研發，項目組成員的專利申請量5689項，約占全球申請量27%，可見NEDO制定技術發展規劃對技術突破起到了決定性作用。NEDO組織下的申請人更加注重聯合攻關，聯合申請占比約為13%；同時項目組成員分工明確，如豐田公司側重于硫化物電解質技術研發，松下集團則側重于氧化物和鹵化物電解質研發。

　　當前，國內創新主體加速發展，具備聯盟式發展條件。我國布局固態電池的企業眾多，既有傳統老牌電池企業，也有上游原材料企業，還有背靠科研院所的專業化固態電池公司。同時，我國企業路線選擇也非常豐富，硫化物路線代表企業有寧德時代、蜂巢能源等；氧化物路線代表企業有贛鋒鋰業、輝能科技等；聚合物路線代表企業有北京衛藍新能源等。因此，國內創新主體可以借鑒NEDO的創新模式。

　　目前，新能源汽車固態電池產業化進程加快，我國應積極推進固態電池產業鏈、創新鏈布局，加大政策支持力度，助推經濟高質量發展。相關企業和研究機構應保持在聚合物電解質技術領域的良好研究態勢，加強聚氧化乙烯類技術儲備和專利布局，實現技術突破。持續關注固態電池專利申請態勢及國外企業的技術發展動態，規避重點專利侵權風險。進一步整合政策資源和技術創新資源，明確國內重點企業和科研院所的技術分工，形成技術攻關合力，力爭掌握一批擁有自主知識產權的關鍵核心技術。