一文了解全球新能源汽车固态电池领域专利状况

动力电池是新能源汽车产业链的关键环节，电池先进性直接影响着新能源整车的核心技术水平。当前，液态锂电池的技术研发已经较为全面，技术迭代成为动力电池行业的焦点议题。固态电池是指采用固态电解质的电池，因其高安全性、高能量密度等优势引起了人们的关注，被认为将改变现有的电池体系，成为最具前景的新一代电池材料技术之一。

固态电池竞争激烈

在锂电池特别是固态电池领域，中国是全球主要的技术来源国之一，截至2023年5月，全球固态电池关键技术专利申请量为2.0798万项，其中中国有7640项，占比达36.7%。

目前，全球新能源汽车固态电池关键技术构成主要涉及电解质、正极、负极、隔膜和制备工艺五个方面，其中电解质相关专利申请达到了1.455万项、占比近70%，是固态电池关键技术专利布局的热点。固态电池电解质技术主要采用聚合物、氧化物、硫化物三种技术路线。我国创新主体如中国科学院、华中科技大学、中南大学、北京卫蓝新能源等在聚合物电解质路线具有较强技术优势，有望实现技术突破。

聚合物固态电解质研究起步早、技术积累多。聚氧化乙烯类聚合物发展最早，聚碳酸酯类、聚硅氧烷类聚合物性能更佳，接枝、交联、共混为主流改性手段。聚碳酸酯类聚合物电解质是一类具有强极性碳酸酯基团和高阶电常数的材料，可以抑制阴阳离子之间的相互作用，从而提高电流载体的数量，提高离子电导率。目前，针对聚合物电解质的研究，主要是为了提高离子电导率和机械性能，也有一部分专利探索通过引入不同功能组分进行共混，以提升改性后聚合物的综合性能，如电化学稳定性、耐高压、耐高温、界面稳定性等。

氧化物固态电解质包括钠超离子导体型、钙钛矿型、石榴石型以及锂超离子导体型等。由于石榴石型固态电解质具有高安全性、高能量密度，是近年来发展最快的氧化物电解质。除了氧化物固态电解质材料改进外，工艺改进也是各创新主体关注的焦点，降低能耗、简化工艺步骤成为创新发展的目标。

硫化物固态电解质从全球申请趋势来看，日本长期处于领先地位，中国也是主要技术来源国之一。日本在硫化物固态电解质领域研究起步较早，已将硫化物固态电解质相关技术进行了较为完善的专利布局，是创新主体后续寻求创新突破的方向。

掌握关键核心技术

在全球新能源汽车固态电池关键技术领域排名前十位的申请人中，日本、韩国企业占比较大。前十位的申请人中，日本企业的专利文献影响力较大，平均被引证6.5次，高于其他国家平均水平。

在聚合物电解质技术路线上，我国是聚合物电解质技术来源国最多的国家。我国各创新主体类型全面，形成了以中国科学院、华中科技大学、中南大学、哈尔滨工业大学等高校及科研院所，北京卫蓝新能源、比亚迪等企业组成的创新产业链，具有较强的技术优势。

在硫化物电解质技术路线上，丰田公司、三星集团等日韩企业专利布局较早，在专利布局战略与市场战略两者间实现了紧密结合和良好运行，因此国内相关创新主体针对硫化物电解质进行专利布局的难度较大。

在氧化物电解质技术路线上，从专利申请量上看，氧化物电解质整体专利申请量较少。丰田公司和三星集团是氧化物电解质的专利布局主要企业，具有先发优势。国内创新主体与丰田公司、三星集团等企业的专利布局情况仍然存在一定的差距。

丰田公司电解质技术主要聚焦在硫化物，从制备工艺、测量参数、材料组成等多方面对硫化物电解质进行保护以巩固其领先地位。专利布局主要涉及涂覆正极活性材料、湿涂工艺覆薄固体电解质层、浆料旋流均一分散活性物质、加压致密化电极等技术，以提升固态电池体积功率密度。

2018年，因制备出兼具高离子电导、高化学/电化学稳定性和可塑性的固态卤化物电解质，松下集团研究重点开始转向卤化物、氧化物固态电解质，如以LiMOX代表的氧化物电解质和以LiMX为代表的卤化物电解质。松下集团进行了一系列专利布局，从包括掺杂元素、掺杂配比、X射线衍射图等多角度限定了专利保护范围。

日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）于2007年开始规划布局固态电池，牵头38家企业和科研机构进行固态电池项目研发，项目组成员的专利申请量5689项，约占全球申请量27%，可见NEDO制定技术发展规划对技术突破起到了决定性作用。NEDO组织下的申请人更加注重联合攻关，联合申请占比约为13%；同时项目组成员分工明确，如丰田公司侧重于硫化物电解质技术研发，松下集团则侧重于氧化物和卤化物电解质研发。

当前，国内创新主体加速发展，具备联盟式发展条件。我国布局固态电池的企业众多，既有传统老牌电池企业，也有上游原材料企业，还有背靠科研院所的专业化固态电池公司。同时，我国企业路线选择也非常丰富，硫化物路线代表企业有宁德时代、蜂巢能源等；氧化物路线代表企业有赣锋锂业、辉能科技等；聚合物路线代表企业有北京卫蓝新能源等。因此，国内创新主体可以借鉴NEDO的创新模式。

目前，新能源汽车固态电池产业化进程加快，我国应积极推进固态电池产业链、创新链布局，加大政策支持力度，助推经济高质量发展。相关企业和研究机构应保持在聚合物电解质技术领域的良好研究态势，加强聚氧化乙烯类技术储备和专利布局，实现技术突破。持续关注固态电池专利申请态势及国外企业的技术发展动态，规避重点专利侵权风险。进一步整合政策资源和技术创新资源，明确国内重点企业和科研院所的技术分工，形成技术攻关合力，力争掌握一批拥有自主知识产权的关键核心技术。