固態電池專利情報分解報告

固態電池具有發展的必然性。在各類新型電池體系中，固態電池是距離產業化最近的下一代技術，這已成為產業與科學界的共識。固態電池產業化階段尚處早期，但有望在將來超速發展。

固態電池簡介

在固態離子學中，固態電池是一種使用固體電極和固體電解液的電池。全固態鋰離子電池是相對液態鋰離子電池而言，是指結構中不含液體，所有材料都以固態形式存在的儲能器件。詳盡來說，它由正極材料、負極材料和電解質組成，而液態鋰離子電池則由正極材料、負極材料、電解液和隔膜組成。

傳統的液態鋰離子電池被稱為“搖椅式電池”，搖椅的兩端為電池的正負兩極，中間為電解質（液態），電池在充放電時鋰離子來回穿梭于正負極之間，不斷地進行嵌入和脫嵌。固態電池的原理與之相同，只不過其電解質為固態，具有的密度以及結構可以讓更多帶電離子集中在一端，傳導更大的電流，進而提升電池容量。因此，同樣的電量，固態電池體積將會變得更小。不僅如此，固態電池中由于沒有電解液，封存變得更加容易，在汽車等大型設備上使用時，也不需要再額外增加冷卻管、電子控件等，節約了成本，還可有效減輕重量。

檢索數據庫及檢索年限

本報告檢索了從1985年至2018年的中外專利數據庫，共檢索出相關專利6368件，其中國內專利2125件，國外專利4243件，后續將分別對國內和國外專利情況進行分解。

國內專利客觀分解

3.1概況分解

3.1.1年度申請量分解

專利的申請量分解主要研究的是一個研發趨勢，2018年的申請量數據不完整，僅供參考。

從申請量角度看，有關固態電池的專利申請主要從20世紀80年代末期開始，但當時的專利申請量很少，究其原由，一是當時我國的專利制度才剛剛起步，二是在1987年中國科技部將固態鋰離子電池列為第一個“863”計劃重大專題，即關于固態電池的研究才開始進入正軌。在往后的幾年，關于固態電池的專利申請數量增長趨勢不大，2000年往日相關專利很少；之后隨著世界各國關于固態電池的研究越來越多，國內的固態電池專利申請量也開始呈現較分明的增幅，且在往后的幾年一直處于增長階段，其中在2017年達到專利申請量的頂峰。同時從當前國內外對于固態電池的研究熱度來看，固態電池是近期動力電池范疇的研究熱點，可以預料，關于固態電池的專利申請近幾年應仍處于發展階段，相關科研人員在不斷研究開發，以獲得技術沖破。

3.1.2 專利類型分解

在已公開的專利中，發明專利有1720件，占比80.94%，實用新型專利有400件，占比18.82%，外觀設計專利有5件，占比0.24%。由于固態電池研發難度較高，專利價值也較大，各申請人為了實現對技術的有效保護，所以發明專利占的比重很大。

3.2申請人排行分解

通過申請人排行榜分解，可以明確哪些企業或科研院所或個人在該方向的研究更為深入。

可以看出，在申請人排行榜前10位中，科研院所申請人較多。固態電池作為現今較為火熱的研究方向之一，有很多科研院所及大專院校等的科研團隊投入了研發力量，如復旦大學、清華大學、中科院寧波所等。同時，可以看出，不乏國外申請人在中國進行專利布局，通過申請專利實現其技術在中國的使用保護，為其后期進入中國市場做準備，如豐田自動車株式會社、現代自動車株式會社等車企，其在中國布局的固態電池的專利量較多，體現了其對中國市場的重視。

企業應重點研究競爭對手企業掌握的主要技術方向，發掘技術空白點，也可以與其建立合作伙伴關系，同時對于科研院所和個人，可以對其進行技術引進及人員聘請以加大自身的科研力度。

3.3 IPC分解

3.3.1 IPC技術構成分解

分解專利技術分布情況，可輔助企業掌握該技術的主要研發方向或者選擇技術空白、薄弱的點進行技術攻關。由技術構成可以看出，固態電池的主要研究方向聚集在H01M小類，詳盡的涉及電極、二次電池及制造和燃料電池及制造方向等，更詳盡的，對于固態電池的研究主要聚集在固態電解質，這是該范疇的研究重點和研究熱點，也是固態電池的發展方向。

3.3.2 IPC技術申請人分解

專利申請量靠前的幾家企業和科研院所的研究方向大多聚集在H01M這一小類上，其中中科院寧波所在該小類上的專利申請量最多；另外清華大學和復旦大學等高校還涉及H01L和H01G小類上的研發，而對于豐田和本田等車企則幾乎全部聚集在H01M小類上。

3.3.3各國在中國專利申請量比例分解

美國、日本、韓國等發達國家均存在在中國進行專利布局的情況，通過在中國申請專利，以尋求在中國市場的保護，體現了其他國家對我國市場的重視。

國外專利客觀分解

4.1概況分解

4.1.1年度申請量分解

通過國外專利的年度申請量情況我們可以分解國際上對固態電池的研發趨勢。國外關于固態電池的研究要比國內起步早，但前期專利申請量不高。整體上也呈現申請量逐年增加的趨勢。且從2010年開始有較大幅度的增加，與之對應的是豐田、Sakti3、蘋果等都宣布或推出與固態電池相關的產品或研發使用。由圖可以看出，近幾年關于專利申請量有所下降，原由可能有2方面：一是全球范圍內固態電池技術研發熱度有所下降，部分國家的研發團隊退出固態電池技術舞臺，導致專利數量下滑；二是技術從研發到申請專利再到專利公開并錄入數據庫，一般有十幾個月的滯后，那么近兩年的專利數量會受此影響，導致檢索到的專利數量較實際情況偏少。

4.2 申請國家分解

4.2.1 申請國家申請量分解

申請國家申請量分解可知，日本專利申請量為1248件，占比29.41%，占據較大比重，同時美國申請量為659件，占比15.53%，凸顯了美國在固態電池范疇的研究力度。

4.2.2 申請國家申請人分解

通過申請國家申請量及申請人分解可以看出，日本、美國、韓國和德國等在固態電池方面專利申請量較多。其中，申請量較靠前的幾個國家均有國外申請人進行專利布局，例如申請量排名第一的本田汽車公司，不僅在其本土日本申請了大量專利進行保護，更是在美國、韓國、德國等諸多國家進行了布局規劃，這也從側面體現出固態電池范疇競爭的猛烈程度。

4.3 申請人排行分解

通過申請人排行榜分解，可以明確哪些國家的企業、科研院所或個人在固態電池范疇的研究更加深入。可以看出，日本的豐田汽車、松下電器等均在固態電池范疇有一定數量的專利申請存在，也顯示出了日本在該范疇的領先地位。

4.4 IPC技術構成分解

分解專利技術分布情況，可輔助企業掌握該技術的主要研發方向或者選擇技術空白、薄弱的點進行技術攻關。由技術構成可以看出，與國內專利技術構成結果類似，固態電池的主要研究方向是電極，尤其是固態電解質，這是該范疇的研究重點和研究熱點，也是固態電池的發展方向。

總結

本報告對固態電池技術范疇國內外專利申請情況進行了分解，概覽了該范疇專利申請的總體情況、固態電池技術區域分布情況、固態電池申請人專利布局情況以及重點企業申請人情況等，對于我國的固態電池技術的發展，給出以下競爭啟示：

（1）市場啟示

在固態電池產業中，日本、美國、中國、德國等是固態電池專利的主要產出國，專利的產出情況說明了對應國家技術創新的重視程度。在目前各種新型電池體系中，固態電池采用全新固態電解質取代當前有機電解液和隔膜，具有高安全性、高體積能量密度，同時與不同新型高比能電極體系具有廣泛適配性，可進一步提升質量能量密度，從而有望成為下一代動力電池的終極處理方案，故引起了日本、美國、德國等眾多研究機構、初創公司和部分車企的廣泛關注。如豐田開發出全固態鋰電池，能量密度為400Wh/kg，計劃在2020年實現商業化；松下的最新固態電池能量密度相對提高了3-4倍；德國KOLIBRI電池使用于奧迪 A1純電動車，目前尚未商業化使用。從國內來看，主要以研究機構為主導，包括中國科學院寧波材料技術與工程研究所、青島生物能源與過程研究所等；國內在進行固態鋰電開發的企業包括CATL、國珈星際(珈偉股份)、江蘇清陶能源、臺灣輝能、中航鋰電等。CATL以硫化物電解質為主要研發方向，采用正極包覆處理正極材料與固態電解質的界面反應問題，目前聚合物鋰金屬固態電池循環達到300周以上，容量保持率達82%。國珈星際采用材料基因組技術，通過高通量探測技術確定聚合物固態電解質的最佳組成。此外，如贛鋒鋰業、比亞迪、萬向123等也都宣布布局固態電池范疇，但大部分企業仍處于“口頭研發”階段。

從國內專利申請人來看，還包括豐田、現代等日本、韓國等國外的企業申請人，且申請量也處于領先地位。說明國內企業在技術范疇的研發有待增強，應結合國內外研發IPC分類進行項目立項，找到企業發展的重點方向，力求國內企業申請人能夠在本技術范疇不論是技術還是專利數量及布局上都取得優點地位。

（2）專利布局啟示

通過分解可知，近幾年來固態電池技術范疇的相關申請發展迅速，申請量逐年增加，申請人在該范疇的布局也逐漸增強，但是固態電池技術上仍存在重重壁壘，各個國家都在加緊步伐搶占先機，申請重點主要聚集在固體電解質材料、界面性能優化、電極材料選擇等，今朝多處于研究階段，真正實現產業化的很少。對我國來說，也是科研機構作為主力軍，相應的企業申請人并沒有進行深入研究，且我國涉及的核心專利不多，主導權尚未掌握。為此，作為政府不僅要加大力度支持，更要對專利促使政策進行階段性定位，從偏重數量激勵轉變為以“質”為核心，構建良性運轉的創新制度體系，作為企業應充足利用高校和科研單位的技術優點增強對核心專利的深入研究，并圍繞核心專利不斷進行使用性的開發研究，申請眾多的外圍專利，再利用外圍專利進一步傾覆技術范疇，構筑外圍專利網，形成攻防體系，在激勵競爭中贏得主動權。

（3）技術創新啟示

固態電池在我國屬于一個新興研究范疇，是近幾年的研究熱點，但是我國本土企業參與固態電池研究的很少，我國固態電池的主要企業申請人多為一些國外跨國企業，如日本的豐田自動車株式會社。

高校和科研院所是國內固態電池技術的研究主體，提議國內固態電池范疇的重點企業與高校和研究院所增強合作，形成一個聚集的固態電池技術聯盟，對固態電池技術進行統一、聚集調研。首先，在調研過程中知道和學習固態電池目前的專利技術，去其糟粕取其精華，對其進行深出產，形成自主規避方案和自主知識產權；其次，在固態電池技術空白區域進行統一橫掃，形成外圍防御型專利，克制競爭對手的外圍技術延伸；再次，聚集國企業和高校相關范疇的高科技人才，針對固態電池發展的重點范疇及所面臨的技術難題進行高強度的關閉式研發，打破被動局面，搶先占據固態電池某些發展方向上的專利制高點。

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