黄海花，安洪涛

(长沙矿冶研究院政策信息研究所，湖南长沙 410012)

正极材料是锂离子电池的关键材料［1］;专利是反映创新能力和创新速度的重要指标。现有的锂离子电池专利文献，多从计量学角度对正极材料的申请人、发明人、申请量、国别和地区等方面进行定量统计，如朱科等［2］对中国锂离子电池专利信息的分析，或以某种正极材料专利做重点阐述，如吴冰等［3］对钴酸锂专利申请状况的分析、余碧涛等［4］对磷酸铁锂电池技术中国专利的分析。

本文作者从正极材料类别角度，对各材料的申请人、制备方法进行横向对比，并对具有代表性的企业的重点专利进行分析，以期为企业制定研发策略和专利策略提供参考。

1 主要正极材料数据分析

1.1 主要正极材料专利分布

分析所用的专利数据来源于中国专利申请数据库，检索截止日期为2014年1月10日。鉴于专利具有延迟公开的特点，部分专利不作为趋势分析的对象。通过数据清理，共筛选出钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、镍钴锰酸锂(LiNixCoyMnzO2)、磷酸铁锂(LiFePO4)、富锂锰基固溶体{xLi［Li1/3Mn2/3］O2·(1 －x)LiMO2}以及镍钴铝层状正极材料(LiNi0.8Co0.15Al0.15O2)等6种锂离子电池正极材料已授权在华专利1 999件。

图1为锂离子电池主要正极材料类别分布饼图。

图1 材料类别分布饼图Fig.1 The pie chart of material category distribution

从图1可知，锰酸锂的已授权专利数量是最多的，说明我国企业十分注重该材料的研发;磷酸铁锂专利也很多，仅次于锰酸锂，说明我国企业十分注重磷酸铁锂的开发，这与2004—2012年间国内磷酸铁锂的研发热潮有关。国内企业对镍钴锰三元材料和镍钴铝三元材料也较为重视，数量虽不如锰酸锂和磷酸铁锂，但在不断增加。

以“存活期≥10－11年和IPC数≥3和说明书页数≥30页”作为条件，挑选出每种材料的重点专利并进行标引，了解重点专利的作者类型和申请人类型。主要正极材料在华重点专利数量与类型分布情况列于表1。

表1 主要正极材料在华重点专利数量与类型分布Table 1 The quantity and classification of key Chinese patents on main cathode materials

从表1可知，在华专利主要集中在发明专利和实用新型专利;以职务发明为主，个人申请也有一定的数量;从申请人的类别来看，各材料均以工矿企业申请为主，高校、科研院所申请所占部分也不小。这种研发团队布局基本合理，可以为锂离子电池正极材料的产学研相结合创造良好的条件。

表2 主要正极材料在华重点专利申请量排名前10位的机构Table 2 The top ten key patent applicants for main cathode material in China

1.2 主要正极材料申请人分析

主要正极材料在华重点专利申请量排名前10位的机构列于表2。

从表2可知，钴酸锂排名前列的申请人多为企业，与钴酸锂的商品化有关，日本的三洋电机和日本化学工业等公司的专利数量不少。锰酸锂排名前列的申请人中，比亚迪、深圳比克电池等公司数量较多，说明这些企业注重专利保护，清华大学、中南大学等高校也申请了很多专利。企业和公司的关注，提高了锰酸锂的技术水平。镍钴锰酸锂材料排名靠前的申请人是深圳比克电池、中南大学和彩虹集团。磷酸铁锂的在华专利数量较其他材料更多，排名靠前的申请人是清华大学、彩虹集团和中南大学。富锂锰基固溶体的申请以大学和研究院所为主，说明该材料还处于研发阶段，暂未大规模产业化。镍钴铝酸锂的专利数量少，且各家数量接近，暂未形成技术垄断，产品也处于研发初期。总体来看，清华大学、中南大学对大部分正极材料有深入的研究，企业可考虑促进相关成果的产业化。尤其要注意国外企业的布局，三洋电机是代表性企业之一。日本十分重视技术研发的专利发展模式，许多产品有质量高、价格低和产量大等优势。

1.3 主要正极材料制备方法专利分析

图2为不同材料的制备方法气泡图。

图2 不同材料制备方法的气泡图Fig.2 Bubble chart of different material preparation method

从图2可知，在各种制备方法中，磷酸铁锂材料的专利最多，说明这是国内研发创新的热点;而镍钴铝三元材料的数量最少，目前尚处于研发早期，各实验室或研究所可考虑从这方面进行研发创新，抢占市场先机。磷酸铁锂材料的专利最多，锰酸锂和镍钴锰酸锂材料的数量次之，也是国内研究的热点排序。钴酸锂的申请数量不多，这与该材料早已市场化、技术相对成熟有关。富锂锰基固溶体材料和镍钴铝三元材料也是近几年研究的热点，专利申请量逐年增多。磷酸铁锂材料的制备，采用还原法最多，其次是固相法、喷雾干燥法和水热法，最少的是溶胶-凝胶法;锰酸锂和镍钴锰酸锂的制备以固相法和共沉淀法为主;钴酸锂以固相烧结为主;目前，富锂锰基固溶体的材料的制备多采用共沉淀法，也有部分研究者采用固相法、水热法和溶胶-凝胶法等方法。

1.4 主要正极材料生产企业专利分析

从相关企业的专利情况，可了解主要正极材料的发展方向。如钴酸锂专利，主要集中在大粒径以提高材料的压实密度和能量密度方面;同时，进行掺杂和表面包覆，以提高材料的放电电压和循环性能。锰酸锂专利多从颗粒球形化、金属阳离子掺杂或氧化物包覆等角度，来改进高温循环性差和存储性不理想的问题。表面包覆和掺杂是三元材料专利研发的重点技术;同时，高镍三元材料也是近来的研究重点，当然，这不仅需要对材料进行体相掺杂和表面修饰改性，还需要对电池工艺和电解液进行相应的改进。磷酸铁锂的专利研究，集中在碳包覆以提高电子电导性能方面;并通过材料颗粒的纳米化，来改善倍率性能，或通过掺杂金属阳离子，增强电子电导率。国内开发镍钴铝酸锂材料的企业，主要有宁波金和、天津巴莫、青岛新正和湖南长远锂科等［5］。

2 对锂离子电池正极材料专利发展的建议

专利是知识产权的重要部分，申请专利并获得授权，既能保护发明成果，防止科研成果流失，也有利于科技进步和经济发展［6］。较高的专利壁垒阻碍了中国锂离子电池行业的发展，国内正极材料企业如何在市场竞争中突出重围，采取合理的策略十分重要。本文作者从专利角度给出以下建议。

2.1 加强自主研发，推进技术创新

国内正极材料专利数量较日韩企业都多，但是基础专利大都掌握在国外公司手中，缺少原创性专利。因此企业加强自主研发，不能仅停留在对国外技术的微改进上，应将精力更多地投入到技术的创新中。如通过科研攻关，攻克富锂锰基固溶体材料和镍钴铝三元材料产业化难题。

2.2 重视专利布局和保护，建立专利管理部门

国内很多有实力的正极材料企业拥有自己的研发部门，专利也申请了不少，或仅满足于保护正在实施的技术不被侵权，缺乏专利的整体布局;另外鲜有企业有健全的专利管理部门，对自己的技术进行合理的管理，跟踪竞争对手和相关企业专利新进展和新变化，从而调整自己的专利发展策略，通过专利来获得市场发言权。

2.3 加强与客户、同行、高校、科研院所间的交流与合作

科研不应是单纯地研究，通过与客户、同行的交流，了解市场、分析市场需求和变化，才能研发出适应市场的新技术。许多高校和科研院所在基础性研究方面具有优势，企业应加强与高校、科研机构间的合作，整合校企的资源优势，进行联合创新，开发独创性技术，促进前沿技术市场化，实现共赢。

3 小结

本文对主要正极材料在华专利的分布、申请人和制备方法进行统计，对具有代表性企业的重点专利进行分析。企业要加强自主研发，推进技术创新;重视专利布局和保护，建立专利管理部门;加强与客户、同行、高校及科研院所的合作。

［1］WANG Yong-qiang(王永强)，YANG Lin-lin(杨琳琳)，TANG Xiao-ming(唐晓明)，et al.锂离子电池正极材料的研究进展［J］.Advanced Ceramics(现代技术陶瓷)，2008，117(3):21 －26.

［2］ZHU Ke(朱科)，SHI Ji-xian(石继仙).中国锂离子电池专利信息分析［J］.Battery Bimonthly(电池)，2013，43(2):106 －108.

［3］WU Bin(吴冰)，ZHOU Xiao-mo(周小沫).钴酸锂材料全球专利申请状况分析［J］.Science and Technology Innovation Herald(科技创新导报)，2014，(13):231 －232.

［4］YU Bi-tao(余碧涛)，XU Guo-xiang(徐国祥).磷酸铁锂电池技术中国专利分析［J］.Science＆Technology Association Forum(科协论坛)(下半月)，2012，(1):132 －135.

［5］LI Bing-xin(李冰心)，MIAO Huai-ling(苗怀岭).特斯拉公司事件新能源汽车的革命与飞跃［J］.China Metal Bulletin(中国金属通报)，2013，(25):40 －41.

［6］SHEN Li-fang(沈立芳)，WEN Rong(文荣).浅谈锂离子电池正极材料市场中企业如何加强科技创新［J］.China Market(中国市场)，2014，(31):44－45.