報告簡介：
動力電池產業專利導航是蘇州市知識產權保護中心今年開展的產業專利導航之一，報告通過分析其專利現狀及產業競爭態勢，探尋動力電池產業的技術發展趨勢，為蘇州市動力電池產業發展的技術路線提供參考。
《專利導航指南》（GB/T39551-2020）系列推薦性國家標準由國家知識產權局組織起草，于2020年11月9日批準發布，并于2021年6月1日起正式實施。保護中心在該系列標準的規范要求下，開展各類專利導航工作。
動力電池產業專利導航分析報告
動力電池即為工具提供動力來源的電源，多指為電動汽車、電動列車、電動自行車、高爾夫球車提供動力的蓄電池。動力電池是新能源汽車的核心部件，也是未來能源轉型的重要方向。目前，動力電池主要為鋰電池。
鋰電池主要由：正極、負極、隔膜、電解質/液四個部分組成。下圖所示是一種典型的鋰二次電池結構，正極為具有層狀結構的嵌入化合物（層狀結構氧化物），負極為石墨碳，通過隔膜間隔正負極，電池的電解液充當離子運動的通道。
鋰電池結構示意圖
鋰電池正極材料專利
鋰電池的正極是整個電池中可脫嵌鋰離子的來源，其基本要求包括：較高的放電電壓、高質量比容量、高功率密度、長循環壽命、化學穩定性好、無毒及制備容易等。
鋰電池正極材料專利主要分布在中國、日本、美國、韓國以及WIPO，這五個專利局申請量之和占全球專利申請量的八成以上。其中，中國的專利申請量***多。近年，除了中國的專利申請量保持增長趨勢以外，其他主要公開國的專利申請均出現暫緩態勢。中國同樣也是***重要的技術來源國，全球占比超過六成，但中國申請人主要在本國進行布局，向外輸出專利數少；且接受了較多日本與韓國輸入專利。
在重點技術分支方向上，三元層狀材料的應用研究***為熱門，專利數量接近一萬項。其次在磷酸鐵鋰橄欖石型正極材料方向，也是研究的重點。這兩大技術分支共同構成了正極材料當前的市場，并在未來較長時間內將持續在該分支中進行深度拓展。
中國在鋰電池正極材料領域的專利申請起步較晚，但經過三十年的發展，已成為全球鋰電池正極材料領域申請量排名***的國家。2001-2008年期間，鋰電池正極材料的專利申請整體呈上升趨勢，增長較為緩慢。在該時期，主要以國外申請人通過優先權援引本國專利進入中國。2009年***今，隨著中國經濟的快速增長，以及新能源行業的興起，中國鋰電池正極材料的專利申請量也隨著市場的逐步加大而增加，整體上呈快速增長的趨勢。
中國鋰電池正極材料專利申請趨勢
國內的正極材料專利申請人中中國申請人占據了半壁江山。在華申請量排名前15的申請人中，包括7家國內企業與1家科研院所，體現了國內企業對于鋰電池市場的極大興趣。國軒高科超越了LG占據了本土申請的***，蜂巢能源、中南大學、格林美也在此領域的研究中取得了一定的優勢地位，專利數量上較為***。
中國鋰電池正極材料專利申請人排名
鋰電池負極材料專利
負極材料是鋰離子電池的關鍵材料之一，占鋰電池成本約10%。鋰電池負極材料在鋰電池中起儲存和釋放能量的作用，主要影響鋰電池的***效率、循環性能等。
2009年后，全球鋰電池負極材料專利申請量高速增長。中國是***重要的技術來源國，2016年起中國來源專利占世界專利超半數，形成了一家獨大的趨勢。鋰電池負極材料專利主要分布在中國、日本、美國、韓國以及WIPO，中國鋰離子負極材料供應占據了全球市場超過九成的規模。
在重點技術分支方向上，碳負極材料因為出現時間早，技術難度和成本低的優勢，直***現在仍是專利申請量***多的技術分支并保持著強勁的發展趨勢。硅負極材料的出現時間比碳負極材料晚了將近十年，且在早期受到的關注度較低，年均申請量的增長較為緩慢，直***2010年后，硅負極材料的專利數量開始快速增長。
中國在鋰電池負極材料領域的專利申請起步較晚，二十世紀八十年代開始出現相關研究，但直***二十一世紀第二個十年相關技術才開始迅猛發展。中國專利已成為世界***主要的專利來源。
中國鋰電池負極材料專利申請趨勢
國內的負極材料專利申請人中中國申請人超過半數。國外申請人中包括LG、***、三星、信越化學等***早一批在中國進行專利布局的申請人。中國申請人以杉杉和貝特瑞為首，是***早一批開始進行專利申請的，分別在2003、2004年便開始了在相關領域的布局，這兩者均是擁有中國鋰電池負極材料專利***多的申請人之一，同時也是***重要的生產商之一。
中國鋰電池負極材料專利申請人排名
鋰電池隔膜專利
在鋰電池內部，正負兩極和電解質參加電化學反應，隔膜是非活性介質，不參與內部化學反應，并避免兩個電極的直接接觸短路。
1980-1996年期間，鋰電池隔膜處于前期探索階段，大量基膜物性、結構、工藝基礎專利開始涌現，但專利申請量較少。從1997年開始，鋰電池隔膜專利申請數量突增，處于迅速發展階段，多層復合、摻雜共混、涂布基礎專利開始出現。特別是在2010年前后專利增長幅度較大。
在中國進行專利布局的專利數量***多，遠超其他國家；其次為日本，布局專利7530件；美國、韓國專利公開數量基本相當；隨后為WIPO與歐專局分別布局3368件與1987件。中國申請人的專利布局主要在中國展開，在其他國家/地區布局的專利數量相對極少；而日本申請人***早參與隔膜市場競爭，注重海外布局，在主要競爭區域均布局了超千件的專利。
在重點技術分支方向上，隔膜專利主要歸結為耐高溫隔膜與其他隔膜，耐高溫隔膜具有7971項相關專利，占比40.97%，受限于鋰電池發展，早期對耐高溫隔膜的需求量不大，使得專利量較少，近年專利申請量逐年攀升；而其他類型隔膜具有11275項。
中國早期隔膜領域技術發展主要源于海外企業的布局，國內申請人對該領域的研發激情不高。自2008年起，國內企業開始投入隔膜研發與生產之中，紛紛擴產，搶占供應鏈先機。使得我國隔膜領域相關專利突增，呈爆發式增長態勢。
中國鋰電池隔膜專利申請趨勢
國內的隔膜專利申請人均為企業，有11位中國申請人，7位日本申請人，與2位韓國申請人。LG以264項專利布局排名***；其次為我國申請人厚生新材料，具有257項位居第二，其總部位于江蘇省常州市。金力新材料、住友、東麗、中材鋰膜、恩捷專利量相當。
中國鋰電池隔膜專利申請人排名
鋰電池電解液專利
電解液就是將電解質鋰鹽溶于高純度的有機溶劑中，并加入少量添加劑之后的離子型導體，是Li+在正負極之間移動的載體，其決定著電池的性能好壞。其被稱為鋰離子電池的“血液”，其組成成分為：有機溶劑、鋰鹽和添加劑。
1990年后電解液相關專利申請數量逐漸上升，1990-2010年電解液申請量上升幅度不大。從2010年開始，鋰電池電解液材料的專利申請數量迅速增加，特別是在2021年前后出現增長的高峰。
在中國進行專利布局的專利數量***多，高達13821件；在日本布局的專利共12720件；美國排名第三，共布局5376件；WIPO和韓國專利公開數量基本相當，數量分別為4114件、3950件；隨后為歐專局和德國分別布局了2285件、1580件。日本申請人***為注重海外布局，除在本國布局外，在美國、世界知識產權組織、中國的專利均超過千件。中國申請人的專利布局主要在中國展開，在世界知識產權組織布局和美國也有較多申請，在其他國家/地區布局的專利數量極少。全球范圍內，鋰電池電解液領域中，對于具備耐高壓及阻燃性能的專利較少，僅布局126項，占比0.42%，對于阻燃類電解液研究的專利數量也不大，共1068項，耐高壓電解液數量相對較多，共2661項。
中國電解液領域技術在1997年之前申請數量相對較少。1997年***今，鋰電池電解液專利申請數量出現快速增長，2004年突破100項，2013年突破500項，2018年突破1000項，隨后年申請量維持在1000項以上并保持***今。中國專利的申請自2010年開始發力，成為世界***主要的專利來源。
中國鋰電池電解液專利申請趨勢
國內的電解液專利申請人中，前三名均為中國企業，其中，寧德時代以絕對專利申請量優勢位于***名，共712項，位于第二名和第三名的珠海冠宇和比亞迪專利申請量相差不大，分別布局了307項、284項專利。LG化學以245項專利位于第四位，***和三星分別布局192項、189項。
中國鋰電池電解液專利申請人排名
鋰電池固態電解質專利
固態電解質是固態電池的核心材料，也被稱為快離子導體。它是指在使用溫度區間內為固態，對電子呈現出良好的絕緣性，并且具有較高的鋰離子傳導能力的一類材料。使用固態電解質替代液態電解質，發展全固態鋰電池，能夠解決當前液態鋰離子電池所面臨的能量密度瓶頸和安全隱患問題。
1990年代，磷酸鹽玻璃和硫化物材料等固態電解質的研究開始引起廣泛關注。2000年前后，研究人員發現聚合物電解質具有較好的離子傳導性能，隨之出現了一波專利申請的小高峰。從2010年開始，固態電解質具有高安全性、輕量化、減少枝晶鋰的特點吸引著越來越多的申請人對此進行投入，固態電解質相關專利申請數量始終保持在較高水平，2016年后年申請量不斷突破新高。
在中國進行專利布局的專利數量***多，高達4024件，遠超其他國家；其次為日本，布局專利2793件；美國、韓國和WIPO專利公開數量千余件。中國既是來源***多的國家，同時也是全球***大鋰電池單一市場。日本和韓國市場規模較小，但依托本國具有技術優勢的申請人也成為了重要的技術目標國。美國、歐洲對于鋰電池的研發緩慢，但憑借市場規模，仍吸引了大量申請人在此進行專利布
