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从专利角度分析三元材料的发展与分布

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2019-10-30 09:04【

摘  要:随着新能源产业的发展,锂离子电池正极材料三元材料即LiNi1-x-yCoxMnyO2系列材料的研究倍受各国政府重视,该文从全球三元材料专利的角度出发,对全球趋势,各国以及各大申请人在该领域的专利申请情况做了详细分析,从而对各国以及各大申请人的专利布局做了进一步研究,从而对我国在该领域的专利布局给出参考性意见。

三元材料即L i N i 1- x- y Co x Mn y O 2 系列材料,该 材料的电化学性能优异(1), 20 0 1 年T. O h z u k u 和Y. M a k i m u r a 首次合成了N i :C o :M n = l :l :1 的三元复合材 料L i N i l/ 3 Co l/ 3 Mn l/ 3 O 2 ,虽 然LI N i l/ 3 Co l/ 3 Mn l/ 3 O 2 研究时间不长,但

因其与L i C o O 2 具有相似结构,具备较好的研究基础(2 ),一经 提出即被认为是最有可能代替L i C o O 2 ,获得各国政府大力支持,美国能 源部更是将动力材料的研发重点由低成本的L i Fe P O 4 逐步转向Li Ni l/3Col/3Mnl/3O2。

1 专利申请发展趋势

1.1 全球申请趋势

图1给出了全球三元材料专利申请量随着年份变化的趋势图。2 012 年由于部分专利尚未公开,统计的数量略有下降。从图可以看出,在专利数据库中,三元材料的申请数量从1990 年开始呈现一个缓慢增长的态势,1999年后开始波动性增长,这可能是由于Liu等人首次提出三元材料可以作为锂离子电池的正极材料的观点,从而引发三元材料研发的热潮。在2 006 年、2 008 年以及2010 年分别出现三个高峰;2010 年和2011年的申请量维持高位,这表明三元材料相关专利技术仍处在一个活跃期,与全球电动汽车的迅速兴起有关,后续将会出现更多的专利申请。

1.2 国内外公司在华的申请趋势

图2 给出了国内三元材料专利申请量随着年份变化的趋势图。从图中可以看出,


图1 全球三元材料专利申请趋势


 



图3 全球申请中日、中、韩、美四国申请量的趋势分布图

我国首个三元材料的专利申请出现于19 98 年,随后稳步增长,在20 05年出现第一个申请高峰,在20 0 6-20 07年略有下降;20 08 年以后,专利申请量开始快速增长,尤其是从20 0 9 年起,我国三元材料专利申请数量开始急剧增长,其中2 010 年和2 011年的申请量维持高位,与全球申请趋势相近,但是综合国内申请量和国外来华申请量的数据可以看出,我国最早的关于三元材料的申请均为国外来华申请,在1 9 98~2 000 年甚至没有国内申请,直至20 01年才开始出现首个国内申请,随后国内申请量快速增长,并在20 0 4 年首次超过了国外来华申请量;在2005~2010 年之间,国内申请和国外来华申请的数量基本相当;在2011~2012 年,由于部分专利尚未公开以及部分PCT申请未进入中国国家阶段的原因,导致统计的国外来华申请的数量较少。

1 专利申请分布

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1.1 全球技术原创国的年代分布

图3给出了全球申请中日、中、韩、美四国申请量的趋势分布图,气泡的大小代表申请量的多少。图3 的横坐标代表年代,纵坐标是全球排名前四位的申请国。

由图3 中可以看出,日本 和美国均在

19 9 0 年开始了三元材料的研究,属于最早研发的两个国家,而日本对于三元材料的申请量和持续研究时间均明显高于美国,早在1999年的时候明显领先于其他各国。韩国、

中国分别在1998 年和20 01年出现了三元材

料的专利申请,韩国在2 0 0 5 年是申请量出现了明显的发展。而中国在三元材料方面虽然起步较晚,但申请量却逐年大幅递增,发展势头良好,并且逐步成为年申请量最大的国家。这也与国内鼓励电动车政策有关。

2.2 全球申请人

表1列出了全球排名前十位的申请人。其中,日本的三洋公司和韩国的L G公司处

于专利申请量的第一集团,申请量分别为76 件和73件;日本的索尼公司以及韩国的三星公司分列第三、四位,分别为61和6 0 件;其余申请人的申请数量则与前四名的申请人存在较大的差距。

前10 名中的申请人有7名来自日本,2 名来自韩国,我国仅有比亚迪一家公司上榜, 表明日本企业在三元材料领域具有垄断性优势,在该领域已经进行了大量的专利布局。而我国的生产企业在该领域的发展相对落后,亟需得到我国企业和科研机构的重视。

图4为全球前十大申请人的申请量随年


份变化趋势图,横坐标为年代,纵坐标为前十位的公司,气泡大小代表专利申请量的多少。由图3可以看出,日本的索尼公司虽然申请量排名仅仅为第三名,但它是最早开展锂离子电池商业化的公司,而且也是最早对三元材料进行战略布局的企业。相比之下, 申请量排名第一的三洋公司在1997年才开始三元材料的布局,晚于排名第六的松下公司。其余申请人起步较晚,韩国的三星和LG 则分别在1998 年和2001年开始三元材料的申请,我国的比亚迪起步最晚,为2 002 年, 虽然在2005年和2008 年出现了两次较为大量的井喷式申请,但是从专利整体布局来看,依然弱于其他公司。

1 结语

三元材料在全球发展趋势目前很强势, 而未来依然会保持一定的告诉增长。我国虽然近年来申请量增长量较大,总量也仅落后于日本,但是由于起步较晚,实际上依然落后其他发达国家。同时我国的专利申请中企业申请所占比重较小,全球十大申请人中仅有比亚迪一家,并且还是在下游位置。而从企业专利布局来看,我国企业比亚迪则是最晚开始对三元材料进行战略布局的企业,目前三元材料领域依然被日本的企业垄断和占据。可见,虽然表面上我国的申请量较大,但是和发达国家相比,依然存在不小的差距,我国在三元材料的研发道路上任重道远,还有很长的路要走。凤谷节能科技也将在粉体加热回转窑方面申请更多的专利。

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