2024 CAIPC | 国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心审查专家王琳：固态电池关键技术专利发展现状与展望

为深入贯彻落实习近平总书记关于新质生产力重要论述，更好地推进汽车知识产权高质量发展，深化汽车创新与知识产权国际交流合作，加强汽车知识产权合规管理，2024年5月15—17日，以“加快知识产权转化运用 赋能汽车产业创新发展”为主题的2024中国汽车知识产权年会在武汉市成功召开。大会期间，国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心审查专家王琳发表了精彩演讲。

国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心审查专家王琳

全固态电池具有非常高的一个能量密度，而且在安全性上也非常有竞争力。

以下为演讲实录：

习总书记指出：发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。动力电池被称为新能源汽车的心脏，电池的先进性是直接影响新能源整车性能的核心技术，当前液态锂电池已接近能量密度天花板，技术迭代成为动力电池行业焦点议题。

固态电池被认为将颠覆现有的电池体系，具有更高能量密度和更高安全性电池，当前，日本、韩国、美国和欧洲已经加快固态电池的专利布局。然而，我国新能源固态电池技术发展路线及产业化技术前景尚不明确，国内企业面临国外竞争风险。

主要介绍下面三方面的研究成果。

第一方面的成果是,中日竞争态势凸显，核心技术电解质的技术路线各有侧重。

从技术来源国和技术目标国可以看出，日本是我国新能源汽车固态电池领域的最主要竞争对手，各国均加强在我国的市场布局力度。针对申请被引用情况，授权率以及专利维持年限等维度，筛选出一批重要的申请人，可以发现，日本企业优势明显，而我国申请人在授权率方面做的相对较好。从技术分支占比情况分析，电解质是固态电池关键技术点，也是重要申请人布局的主要方向。同时对工艺优化的布局也非常重视。固态电池的生产工艺优化是实现固态电池工程化和商用应用的重要组成部分，但目前我国相对比较欠缺。

固态电解质的主要技术路线包括聚合物，硫化物、氧化物电解质以及已卤化物为代表的其他新型电解质。对于固态电池，固-固界面的兼容性是关键技术，如何通过材料的选择解决这些问题是目前最重要的研发方向。中、日、韩、美在技术路线上选择不同，可以看出中国更倾向选择聚合物电解质，日本前期选择了氧化物目前则更倾向选择硫化物电解质。聚合电解质中聚氧化乙烯类研究最早、研究最深入、应用最广泛。聚酰亚胺等也是当下发展的热点。从技术功效上看，通过引入不同功能组分进行共混，可以提升改性后聚合物的综合性能。硫化物电解质为日韩企业主要倾向的技术路线，丰田等日韩企业引领了该技术路线的创新；近年发展热点为通过非晶化处理、元素掺杂等多元化改性以提高离子导电性。

第二方面，我国申请人面临较大的专利壁垒风险。

在前十申请人中，从被引证数量上看，日本公司的被引证数量是申请量的5-11倍，远高于其它韩国和中国企业，可见，日本技术发展情况已成为业内重要风向标。丰田开展固态电池专利布局时间最早，2007年专利申请快速增长；正极、负极、电解质和制备工艺领域布局较为均衡；电解质方向聚焦于硫化物和氧化物电解质。作为硫化物电解质的重要申请人，丰田在美国、中国进行了大量的专利布局，除了材料组成之外，在制备方法和测量参数等方面也进行了专利布局，以巩固其硫化物电解质的领先地位。以丰田硫化物电解质的一个专利组合为例，可以发现包括掺杂卤素、元素比例调整、掺杂其他化合物、测量限定、微观结构限定、制备工艺等方面都完整布局，其专利壁垒已经形成。松下同样布局较早。前期以聚合物电解质为主，后期侧重卤化物、氧化物电解质的研究；同时，制备工艺为其重点关注的技术。以松下卤化物电解质上已经形成的专利组合为例。该系列案件包括26项专利申请，保护范围包括限定不同的掺杂金属元素种类、卤素种类、元素配比，以及以参数限定固体电解质材料，从多角度、全方位实现对卤化物固体电解质的专利布局。该专利作为引证文件被大量引用，同时以该专利为有效对比文件，国联汽车动力和蜂巢能源的共计3项专利申请被驳回，可见该专利价值度较高，国内申请人应在专利申请时规避该专利系列已公开的技术方案。

比亚迪作为我国重要的整车以及电池企业，在海外布局较为全面，技术发展上涵盖多种技术路线，但起步相对较晚，整体仍与日本龙头相差较大。蜂巢新能源作为我国电池企业新势力，近几年加速布局；但技术路线还未聚焦，制备工艺专利布局较为缺乏。其大量在审专利申请存在大量引用松下、三星和LG的在先专利申请。同样没有与日本企业抗衡之力。中科院作为聚合物电解质的重要申请人，专利布局目前仅在国内；提升聚合物电解质的离子导电率是核心技术实现技术突破方向。

第三方面是NEDO模式-以技术支撑应用产业化发展路径。

在聚焦日本固态电池产业和技术发展进程，我们关注到日本政府主导的组织“新能源产业的技术综合开发机构”，简称NEDO，发挥了不可小觑的作用，NEDO成立于1980年，已发展成为日本规模最大的核心性研究开发机构。2007开始规划布局固态电池，聚焦于固态电池技术本身的发展，技术成熟以后向应用领域过渡。因此，课题组对NEDO的政策发展、创新模式、项目开展情况、产业链布局情况等多个维度进行专项分析。2008年NEDO发布了固态电池技术路线图，可以看到，技术路线非常清晰，领域聚焦，目标明确分析NEDO的创新模式和组织构架，可以看到，其做为创新加速器，通过结合行业、学术界和政府的能力来建立项目实施框架。固态电池项目组下设指导委员会，其成员分工是覆盖材料研发、电池设计、生产流程和评估等整个技术链，龙头企业间技术合作与竞争并存，与科研机构形成优势互补。项目组成员申请总量占全球27%，申请趋势与全球大致相同，2013年启动第一期项目，2018年NEDO启动第二期项目，专利申请量随之增加，可见NEDO制定技术发展规划对技术的突破起到了决定性作用。NEDO组织下的申请人之间更加注重联合攻关，联合申请占比13%，技术相对成熟，重要申请人专利布局更侧重于生产端；同时，分工更加明确，例如丰田侧重于硫化物电解质，松下侧重于氧化物和卤化物电解质，对比来看，我国企业研发方向无明显侧重。

我国2020年才开始进行固态电池方面的政策规划，设定技术发展目标后，所颁布政策侧重于应用领域，并且出自于不同的政策规划部门，难以形成合力，技术攻关的集中度缺乏。建议考虑借鉴NEDO模式，一方面进行资源整合，鼓励各部委政策、资金、资源等形成合力，聚焦固态电池技术本身，而非以应用层面为主导。另一方面进行技术资源整合，鼓励国内政府牵头重要的科研院所及重点企业成立共同成立技术指导委员会，明确技术攻关分工，企业之间技术合作与商业良性竞争共存。

当前竞争态势明晰，主要表现在以下三方面：

第一，日本和韩国在固态电池领域先于我国发展，拥有全球专利保护力度强的国际巨头。我国是主要市场目标国，逐渐形成了中日对峙态势。

第二，电解质是关键技术必争之地。电解质材料很大程度上决定了固态电池的各项性能参数。

第三，各国在电解质技术路线选择上有明显差异，日本更倾向选择硫化物电解质，我国更倾向选择聚合物电解质。这是宏观层面。

进一步聚焦到中观的技术路线上。

硫化物电解质方面，日韩企业专利申请布局早，针对硫化物电解质专利壁垒已形成。尤其是丰田，从常规元素组成及测定参数范围形成专利墙，且在中国布局大量专利，我国在该领域起步较晚，技术壁垒难逾越。

氧化物电解质方面，石榴石型固态电解质发展最快，但由于氧化物固态电解质与电极之间的界面问题仍未有效解决，因此申请量相对较少，在全球电池未形成明显专利壁垒。

聚合物电解质方面，我国形成以中科院为龙头，华中科技大学、中南大学等高校，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，风险较低。应当作为我国持续发力的方向。

再进一步聚焦到具体技术点的风险上来看：前丰田和松下的主要专利壁垒情况比较明显，我国创新主体在研发和产业应用时应注意规避相关风险。这是课题组整理出的部分风险专利清单。

我国产业技术的优化上，我们重点给出了如下结论：聚合物体系应持续创新。国内对聚合物电解质持续关注，聚氧化乙烯类是聚合物固态电解质的主流类型，技术积累较多。

硫化物也需要寻求突破。国内创新主体可在元素混合和掺杂改性领域，寻找影响材料性能的改性手段，在技术跟随的同时在专利布局夹缝中寻求突破。