季小丹,邵　囡（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心,江苏苏州215000）

镍电极材料专利技术信息分析

季小丹,邵囡
（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心,江苏苏州215000）

镍电极作为镍氢电池的正极材料，其容量和性能是镍氢电池最主要的制约因素，并影响镍氢电池的发展前景。本文介绍了镍电极技术在国内外专利申请的状况，从申请人入手详细说明了镍电极技术的专利布局，并以国外的日本三洋公司为代表梳理了镍电极掺杂元素的演变过程，为广大科技工作者的研究提供参考。

镍氢电池；镍电极；统计分析

0　引言

根据国家工信部出台的标准，以镍氢电池生产的混合动力乘用车被归类为成熟产品，允许在全国范围内销售使用，因而镍氢电池在即将到来的新能源汽车时代具有广阔发展前景。镍氢二次电池的关键在于电极材料，而相对于负极材料，镍氢二次电池的正极镍材料的容量和性能是其最主要的制约因素，并影响镍氢电池的发展[1]。

1　镍电极专利数据分析

为全面了解镍电极在国内外的专利状况，笔者通过全面检索镍电极在国内外的专利申请，从申请趋势、申请人分布角度分析了镍电极的相关专利情况，并以该领域的代表公司入手，详述了镍电极技术的发展路线。

1.1申请量分析

镍电极在国内外的专利总体趋势分析如图1所示，国外的镍电极的专利技术早在1980年就已发展起来，之后十五年时间均处于缓慢发展阶段，而1996年开始随着许多公司如三洋、松下、丰田等投入大量资金建立镍氢电池工厂从而使得镍电极进入快速增长阶段，技术得到长足发展，商业化的应用进一步推动技术的新发展，但随着新一代能源锂电池材料的出现，人们开始转移研究方向，镍电极材料受到一定程度的制约，特别是2004年以后，镍电极专利数量每年呈下降趋势。

中国对于镍电极的专利技术要比国外晚的多，其始于1995年，但随后进入快速发展阶段，直到2004年以后由于新材料的出现国内关于镍电极的专利申请量才趋于平缓。综合看来，我国的专利技术起步较晚，但发展潜力巨大，国外的优势主要体现在起步早，拥有相关发明专利，生产规模较大。但随着中国政府的日益重视，并且电池生产基地也在不断地向新兴经济区域转移，中国在电池材料领域将有前所未有的发展机会。

1.2专利分布

镍电极专利申请人分析如图2所示，前五名申请人分别为三洋、三菱、汤浅蓄电池、东芝和日本蓄电池，可见日本企业在该领域占据重要的技术地位。而其中三洋与三菱两家公司构成了镍电极专利申请的主力力量，处于世界领先地位。其中三洋公司作为整车公司本田的电池提供商，对镍氢动力电池的研发更进一步促进了其在电动汽车上的应用[2]。

1.3三洋公司的镍电极专利技术梳理

在镍氢电池领域，镍电极中掺杂其他元素以提高镍氢电池正极材料的电化学性能向来是镍电极专利申请的一个热点，而日本三洋公司在这方面申请量最大，同时也最具代表性。为此笔者梳理了三洋公司在镍电极掺杂元素方面的专利技术脉络。

三洋公司在镍掺杂领域的研究可以追溯至1984年，发明人中谷謙助首次在镍电极中引入Co来抑制高温下镍氢电池容量下降的问题[3]。在这之后，三洋公司在该领域的研究演进大致可以分为以下三个时期：

1.3.11985-1994年

在此期间，三洋公司为了改善正极镍的电性能，主要采用物理方法引入二价金属或金属化合物，如Cd、Mg、Zn等，这些金属与Ni同属二价金属，选择这些金属或金属化合物掺入镍材料中以期通过改善材料的晶型从而提高正极的电化学性能。

1.3.21995-2005年

三洋公司继续在镍掺杂领域进行深入研究，寻找新的掺杂元素以期更有效地改善镍的电化学性能，其涉及的掺杂元素扩展到三价金属，如Al、In、Mn、Sr、Nb等，经研究发现，三价金属离子取代镍中的部分二价镍离子后可以形成类似α-Ni(OH)2结构的层状氢氧化物，其在碱性溶液中的稳定性得到提高，从而在电解液中的稳定性得以提高，同时仍然具有较高的质量比能量密度和较长的循环寿命[4]。

1.3.32006-2013年

这一阶段，三洋公司将掺杂元素扩展到稀土金属，如Y、Er、Lu以及其他一些La系金属。通过在镍中添加这些稀土金属或其化合物，如氧化物、氢氧化物或氟化物等以期达到更好的放电性能。这一阶段的申请量虽然逐渐减少，但将镍的掺杂元素扩展到极其稀有的稀土金属，使得镍电极的电化学性能有了进一步地提升。

通过对三洋公司近三十年的专利技术的分析，可以看出，三洋公司在镍电极领域专利申请的发明点从二价金属到三价金属，再到稀土金属的不断扩展和演进，而专利申请发明点的变化，也可以从侧面反映出该公司的研发关注点的变化。

2结语

国内对于镍电极的研发起步较晚，专利申请量与国外相比相差较远。对于镍电极的专利申请，大多集中在日本的大公司，如三洋、三菱等。通过对三洋公司的镍电极技术路线进行梳理发现，三洋公司在镍电极掺杂元素方面的申请非常活跃，其从二价元素发展至三价元素进而又发展到稀土元素等，这体现了镍电极的掺杂领域的发展态势，应引起密切关注和高度重视。

[1]唐有根,李文良.镍氢电池[M].北京:化学工业出版社,2007:79-108.

[2]张颖秋.AK电池公司发展战略研究[硕士学位论文][D].内蒙古：内蒙古大学,2013.

[3]ISOOKAH，etal.Anodeplateforalkalibatteryforuseathightemperature[P].JP昭59-165371A,1984-09-18.

[4]KIMOTOM,etal,Non-sinterednickelelectrodeforalkalineaccumulator[P],JP特开平8-264177A,1996-10-11.

季小丹（1987—），女，研究实习员，专利审查员。