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1、发展锂离子电池产业关注知识产权锂离子电池及关键原材料专利分析王金良 中国电池工业协会 轻工业化学电源研究所1、锂离子电池的发展及我国知识产权存在的主要问题n锂离子电池的发展锂离子电池的性能比较优势单体电压高、比能量大、循环寿命长，是业界普遍看好的电动汽车电源，动力电池将成为未来锂离子电池的主要增量，其相关技术也自然成了科技界的研究热点，特别是磷酸铁锂锂离子电池及材料。 IIT对全球锂离子电池市场规模的预测 企业普遍存在知识产权意识不强、认识不足的现象。认识 误区：有专利就不侵权。 对竞争对手的专利缺少研究。专利量很大，绝大多数为改良性专利或为某种需要而申请的专利，无核心技术，原创型专利极少，综
2、合影响力很小。 高校、研究所申请的专利多， 95%以上无法形成生产力或对产业无影响。锂离子电池及相关材料发达国家已在中国境内进行知 识产权布局，覆盖面极广，这一问题不重视，DVD的命运 将可能在动力锂离子电池领域重演。行业知识产权存在的主要问题新能源专利圈地风起 内地车企恐陷DVD困境作者： 时间：2009-06-11 来源:21世纪经济报道浏览评论 推荐给好友 我有问题关键词： 丰田 新能源 汽车 磷酸铁锂电池 目前，各汽车企业几乎都在采取“大跃进”式的方式来发展新能源汽车，在国家补贴政策的刺激下，各种新能源车型频繁 亮相。陈清泰说，目前很多企业都在搞“面子工程”，企业对新能源的研发费用投入
3、有限，很多企业都在等待着去引进技 术，并没有自己的核心技术。如果对知识产权的问题不够重 视，或将带来对未来汽车产业的致命性错误。2、全球锂离子电池及关键材料专利分析 n近10年来，动力锂离子电池及材料技术的突破也带动全球专利申请量的快速、持续增长。n磷酸铁锂及电池专利：在商品化的锂离子电池中，LiFePO4电池目前尚是一个新兴技术领域，其比较优势更为突出。最早的LiFePO4专利申请始于1974年，很长一段时间因实用性的限制未受到业界的重视，直到1997年Goodenough发现其在电池中的电化学活性后，全球相关专利的申请量呈现快速增长。 全球专利申请及分析全球磷酸铁锂及电池专利申请量 （发明
4、专利公开迟于申请须18个月后） 数据源：德温特世界专利索引数据库和中国知识产权局专利数据库重点专利中LiFePO4材料专利技术领域分布 重点专利中，LiFePO4材料专利占3/4，电池专利占1/4。 重点专利中LiFePO4电池专利技术领域分布磷酸铁锂及电池重点专利所覆盖的技术领域分布 磷酸铁锂电池专利按习惯分类的技术领域分布磷酸铁锂电池专利区域分布磷酸铁锂电池专利主要申请人LiFePO4及电池专利分布特点n专利涉及的主要技术领域中，电极专利申请量最大跟高校 成为专利主要申请人关联度较大。n中国和日本的申请量位居全球前列，拥有10件以上专利的 申请人全部为中日两国的企业或高校，与锂离子电池大国
5、 地位相吻合。n专利申请人日本以企业为主，企业申请量达90%，中国以 高校为主，申请量超过60%。该差别已明显表现在产业化 技术方面，高校科研院所与产业脱节，多为理论和过程成 果，不考虑产业化的条件，这与日本形成鲜明对比，日本 锂离子电池产业技术处于世界领先水平，特别是动力型锂 离子电池，中国与日本仍有较大差距。日本主要公司锂离子电池及材料专利特许件数 日本专利申请及分析公司名称锰酸锂磷酸铁锂合金负极钛酸锂电解液 索尼612189422 松下18933333 三菱化学69325 三洋电机83152 丰田研究所15 研究所8 TDK6 UMICOER5 三井金属55 东芝47 Altairnan
6、o3 三星 SDI24 宇部兴产193 日立Maxcell171 NEC34 汤浅84日本化学工业18专利综合实力专利关注度n专利拥有量大不完全代表技术实力强，因为有些专利的影响力小。日本“专利综合实力”根据被统计公司所拥有的专利将其受关注程度如：专利申请人的权利要求、专利审查官对其先进性的认知度、竞争对手的关注度等，采用加权计算的方法得出各公司专利得分专利综合实力。 日本主要公司锰酸锂正极专利特许件数日本锰酸锂正极专利综合实力日本主要公司磷酸铁锂正极专利特许件数日本磷酸铁锂正极专利综合实力日本主要公司合金负极专利特许件数日本主要公司合金负极专利综合实力日本主要公司钛酸锂负极专利特许件数日本主
7、要公司钛酸锂负极专利综合实力日本主要公司有机电解液专利特许件数日本主要公司电解液专利综合实力 中国专利申请及分析注：另有实用新型专利830件，截止日：2011年3月18日磷酸铁锂及电池专利国内申请人申请数比较 中国发明专利的特点：n专利申请量很大，大多为改良性专利，具有核心技术的原创型专利极少，综合影响力很小，95%以上无法形成产业化或对行业没有影响。nLiFePO4电池专利的主要申请人，高校是申报主体，约占3/4，电池电极专利占主导地位（实用意义小）。n电解液中的材料应用、添加剂、电解质和隔膜等关键材料是中国锂离子电池技术发明的主要弱项。3、关键材料的产业化技术分析 磷酸铁锂n关键技术：碳热
8、还原法和包碳技术n知识产权主要拥有方：1996年Goodenough等首先对磷酸铁锂的晶体结构与化 学分子式申请了专利，1999年Armand等人发明了包碳技术 ，专利权由加拿大魁北克水电公司和法国科研中心共同拥 有，加拿大Phostech公司获得这两个专利的独家授权， Phostech公司又将向全球收专利费的权限许可给了集团公 司加拿大魁北克水电公司。另一家专利拥有方为美国电池制造商Valence，采用 不同制备技术。n涉及的主要技术：（1）利用固相法制磷酸铁锂或磷酸铁锂前驱体的控制 因素如时间、温度、球磨法等。（2）利用液相法制备磷酸铁锂的方法，重点在工艺参数的调整和优化，如控制反应pH值
9、等。（3）利用水溶液法制备磷酸铁锂或前驱体的工艺，控 制磷酸铁锂结晶。（4）磷酸铁锂颗粒尺寸纳米化及表面修饰等。（5）金属离子掺杂,提高正极材料导电性，改善电化学 性能。（6）锂离子电池的正极工艺参数调整。n专利争端：围绕磷酸铁锂专利之争的诉讼一直未停，其中涉及多家大公司，似乎已上升至国家层面之争。目前加拿大魁北克水电公司已许可日本和中国台湾几家企业有偿使用其专利。加拿大魁北克水电公司在中国已授权的“控制尺寸的涂敷碳氧化还原材料的合成方法”发明专利（授权公告号CN100421289C），经中国电池工业协会（代表部分企业联合起诉）向国家专利复审委提起无效请求，经庭审，国家专利复审委已作出无效决定
10、。n2010年全球磷酸铁锂的实际使用量大约15002000吨，2011年估计在4000吨左右，主要消费国为中国，超过总量的一半。n磷酸铁锂全球主要供应商有：美国A123和Valence、加拿大Phostech，中国台湾立凯电能等公司。nValence和A123都已在苏州建磷酸铁锂生产厂。 n中国大陆涉足LiFePO4材料的企业已达百家以上，进入工业化生产的主要企业有：天津斯特兰、北大先行、天津巴莫、苏州恒正、新乡华鑫、深圳贝特瑞、比亚迪等。 负极材料:n已产业化的负极材料主要有改性天然石墨、人造石墨和中 间相碳微球等；在研负极材料有钛酸锂、合金材料等。n2010年全球锂离子电池负极材料总产量约
11、25000吨，其中天 然石墨约13000吨，人造石墨9000多吨。材料种类厂商中间相炭微球大阪煤气、川崎制铁、上海杉杉科技 天津铁诚、台湾中钢碳素改性人造石墨日立化成、日本碳素、昭和电工 上海杉杉科技、韩国企业、湖南郴州改性天然石墨深圳贝特瑞、上海杉杉、日本碳素、三菱化学石墨类负极材料的主要生产商 隔膜:n主要技术：PP/PE/PP多层复合微孔膜PP或PE单层微孔膜涂布膜（如PE膜上涂芳香族聚酰胺、陶瓷等）n锂离子电池隔膜目前国产化比例较低，高端产品PP/PE/PP 复合膜完全依赖进口。n核心技术被日本、美国和韩国控制，主要公司有：日本：旭化成、东燃、宇部兴产、住友化学、三井等；美国：Celg
12、ard、ENTEK、AMS、Millipore 等 ；韩国：三星、SK等。n中国：单层膜部分企业已形成一定产业规模，主要企业有：新乡格瑞恩、佛山金辉高科、大连新时科技等；陶瓷涂布膜等尚未产业化。n由于一致性和可靠性等问题，单层膜还主要用于低档电池的生产，其安全性等性能尚不能满足电动汽车电池等高端产品的要求。 n2010年全球隔膜用量约3.5亿m2。国外主要企业的销量占总销量的比例高达90%左右。2010年主要企业锂离子电池隔膜产量国家企业名称产量/万m2日本旭化成9650东燃8340宇部3000美国Celgard8980韩国SK290020042008年中国进口隔膜用汇 电解液n电解液涉及的专
13、利技术除电解质、特种溶剂、功能添加剂 外，还包括电解液中各种材料的应用（配伍）技术。n核心技术主要被日、韩等企业撑控；因电解液所用材料主 要为有机化工材料，除部分添加剂、电解质外，材料大多 不存在知识产权问题，但材料配伍和应用存在专利问题， 还有方法专利。张家港华盛化学的氟代碳酸乙烯酯技术是 国内少有的溶剂添加剂核心专利技术之一。n目前掌控六氟磷酸锂市场的国外企业主要有日本森田、关 东电化学和韩国SUTERAKEMIFA等；国内已有金光高科、天 津金牛、张家港亚源、广州天赐等企业在建或小批量生产 六氟磷酸锂，但产能较小，品质与国外尚有一些差距。n全球电解液生产规模较大的主要有：日本宇部新产、张
14、家港国泰华荣、韩国三星、三菱化学等企业，其中日本宇部新产、韩国三星约占总量的一半左右。n国内电解液（包括溶剂提纯，电解质和添加剂生产）生产厂主要集中在珠三角、长三角和环渤海开发带3个地区。主要企业有：张家港国泰华荣、张家港华盛、苏州福禄、上海图尔、广州天赐、东莞杉杉、深圳新宙邦、珠海赛维、天津金牛、北京创亚、北京化学试剂研究所等单位。n我国电解液生产起步较晚，LiPF6等电解质、特种溶剂、功能添加剂缺乏自主知识产权，大多化工材料在电解液中的应用均已被日韩企业专利布局，电解液生产也存在国外知识产权的制约风险。结束语n我国锂离子电池及关键材料的自主创新能力较弱，已影响到 行业竞争力的提高。同时，我国锂离子电池及相关材料工业 的高速发展已引起很多国家关注，如进行知识产权布局、设 置各种壁垒等，锂离子电池产业将是今后技术贸易争端发生 的“重灾区”，也是电池行业今后面临的最突出的挑战。n多数企业缺乏专利信息研究，往往形成产业规模后才知道侵 犯了别人的知识产权，因此，企业在加强新技术研究、规避 国外专利、建立自主知识产权的同时，加强专利信息研究和 保护方面的工作显得特别重要。n为规避国外知识产权制约，建议打破各自为政的现状，形成 产业链结合的公共平台，同时迫切需要建立知识产权的预警 机制，设立相关组织，加强专利信息研究和专利保护工作。
