固態鋰電池因使用固態電解質來替代現有的隔膜和電解液等材料而極大地避免了電池自燃自爆安全隱患，同時具有續航能力強等特點而備受國內外企業關注，並成為下一代動力電池的主研方向。本文中，筆者從專利的角度對固態鋰電池進行分析，以期為相關企業提供參考。

國外企業 布局領先

筆者經過專利檢索后發現，截至2018年12月31日，全球在固態鋰電池領域提交專利申請共9232件。在研發起步階段，該領域的專利申請量較少﹔2008年后，該領域的專利申請量呈現快速上升趨勢。從全球固態鋰電池的專利申請國來看，主要集中在日本、中國、美國和韓國等國家，其中日本在該領域的專利申請量最多，佔申請總量的41%﹔中國和美國次之，佔比分別為23%和18%﹔韓國佔比為11%。

在該領域全球專利申請量排名前10位的申請人中，日本企業7家，韓國企業2家，歐洲企業1家。日本豐田公司在固態鋰電池領域憑借406件專利申請居於首位﹔韓國LG化工和三星公司在該領域提交的專利申請分別為296件和279件，排名二、三位。日本在固態鋰電池領域的技術研發以豐田公司、鬆下、索尼、住友等企業為主。韓國在該領域的技術研發以LG化工，三星公司和現代公司為主。美國在該領域的技術研發比較分散，專利申請以Sakti3、QuantumScape、Solid Power等初創公司為主。

日本企業在固態鋰電池領域具有雄厚的實力和長期的研究史。以豐田公司為例，該公司是最早在固態鋰電池領域進行專利布局的企業。經統計，豐田公司44%的相關專利申請布局在日本，此外還有45%的相關專利申請在中國、美國、韓國、歐洲等國家和地區進行了專利布局。從技術布局來看，豐田公司的專利申請涉及固態電解質材料、電池構造、電極材料等方面，特別是對硫化物固態電解質材料進行了重點專利布局。筆者認為，未來豐田公司可能會針對提高固態鋰電池使用壽命和降低成本展開進一步研究。

國內企業 注重應用

相比而言，我國在固態鋰電池領域的研究起步較晚，專利申請主要從20世紀80年代末開始。近年來，隨著我國動力電池產業市場份額不斷擴大，相關創新主體的專利保護意識逐步提升，自2011年起該領域的專利申請量開始劇增。國內在該領域專利申請量排名前10位的申請人中，高校和科研院所有8家，國內國外企業各1家，其中復旦大學、中南大學、中國科學院寧波材料技術與工程研究所（下稱中科院寧波材料所）等科研機構是我國該技術的主要研發機構。

值得一提的是，近幾年來，我國在該領域的科研成果轉化方面取得了一定進展。如清華大學南策文教授及其團隊創辦的清陶公司，採用聚合物和氧化物復合材料技術路線，目前已研發出單體能量密度達430Wh的全固態鋰電池，2018年已建成投產國內首條固態鋰電池量產線，預計2020年進入動力電池應用領域﹔贛峰鋰業引進中科院寧波材料所許曉雄團隊研發的無機陶瓷固態鋰電池技術，擬打造億瓦時級固態鋰電池生產線﹔寧德時代、比亞迪、力神等多家企業在固態鋰電池領域進行專利布局。

國外經驗 值得學習

目前，全球共有50多家制造企業、初創公司和研究機構投身固態鋰電池研發。日本企業多採用自主研發和合作開發方式，比如日本有23家企業與15家研究機構共同參與該領域技術的研究﹔韓國企業如三星公司和LG化工多採用自主研發方式﹔歐美國家和地區企業則採用收購、投資初創公司等方式進軍固態鋰電池領域。

固態電解質是固態鋰電池的核心，主要分為聚合物、硫化物和氧化物三大類材料。不同企業的研發有所側重，法國博洛雷集團將金屬鋰聚合物電池（LMP）搭載在共享電動車上首次實現了車用全固態鋰電池商業化，公開的專利顯示，LMP電池正極採用磷酸鐵，負極採用鋰，電解質採用聚氧化乙烯基聚合物，但該技術需持續加熱電池至60℃以上以維持足夠的導電性。豐田公司作為硫化物技術研發龍頭企業，主要採用石墨類負極、硫化物固態電解質與高電壓正極結合，計劃2020年實現全固態鋰電池的商業化應用。鬆下、三星公司等企業也投入到硫化物固態電解質的開發中。氧化物固態電解質穩定性最高，循環性能良好，但界面阻抗大和室溫電導率低是其最主要的技術障礙。美國電池企業Infinite Power Solutions和Sakti3分別被蘋果、戴森公司收購﹔初創企業QuantumScape獲得了大眾公司投資，計劃2025年研發出量產的固態鋰電池，該公司的專利申請涉及“LixLa3Zr2O12”石榴石型結構氧化物材料。

這些國外企業盡管在研發方向上有所不同，但都牢牢在核心技術領域佔據主動地位。基於此，筆者認為，在固態鋰電池產業化進程中，我國應加大資金投入，鼓勵技術創新，積極推廣校企合作，加速研究成果轉化，學習日本和韓國企業的先進經驗，鼓勵動力電池產業主體制定合理專利布局戰略，加強海外專利布局，通過投資和收購實現固態鋰電池技術的趕超。（蔣 瑞）

分享讓更多人看到